sme0819 Álgebra matricial aplicada à estatísticamf = ( 2 p1 + 3 p2 ) / 5 p1: prova 1; p2: prova...

38
SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à Estatística 1 o semestre de 2015 Prof. Cibele Russo [email protected] http://www.icmc.usp.br/ cibele Sala 3-139 23 de fevereiro de 2015 1 / 19

Upload: others

Post on 03-Oct-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

SME0819Álgebra Matricial Aplicada à Estatística

1o semestre de 2015

Prof. Cibele [email protected]

http://www.icmc.usp.br/ cibeleSala 3-139

23 de fevereiro de 2015 1 / 19

Page 2: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Principais objetivos do curso

Estudo de conceitos e propriedades da teoria dematrizes.

Introdução a aplicações teóricas ecomputacionais da álgebra matricial à Estatística

23 de fevereiro de 2015 2 / 19

Page 3: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Principais objetivos do curso

Estudo de conceitos e propriedades da teoria dematrizes.

Introdução a aplicações teóricas ecomputacionais da álgebra matricial à Estatística

23 de fevereiro de 2015 2 / 19

Page 4: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Programa

Revisão dos tópicos:1. Matrizes, vetores e operações matriciais.2. Determinante e inversa usual.3. Dependência linear e posto de uma matriz.4. Autovalores e autovetores.

23 de fevereiro de 2015 3 / 19

Page 5: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Programa

Novo conteúdo:1. Equações lineares e inversas generalizadas.2. Matrizes em blocos, operações e inversas de matrizes em blocos.3. Formas lineares.4. Formas quadráticas e classificações de formas quadráticas.5. Matrizes ortogonais e matrizes idempotentes.6. Matriz de projeção.7. Produto de Kronecker e propriedades.8. Decomposição de matrizes: Cholesky, decomposição espectral edo valor singular.9. Aspectos computacionais.10. Aplicações em Estatística.

23 de fevereiro de 2015 4 / 19

Page 6: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas áreas que utilizam matrizes em Estatística

Estatística descritiva

Análise Multivariada

Análise de Regressão

Mineração de dados

Aprendizagem estatística

Teoria estocástica

23 de fevereiro de 2015 5 / 19

Page 7: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Exemplos de uso de matrizes

Fonte da figura: http://blog.adnanmasood.com/2012/04/28/selected-papers-in-machine-learning/

23 de fevereiro de 2015 6 / 19

Page 8: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Exemplos de uso de matrizes

Fonte da figura: http://blog.adnanmasood.com/2012/04/28/selected-papers-in-machine-learning/

23 de fevereiro de 2015 6 / 19

Page 9: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Exemplos de uso de matrizes

Representação e processamento de imagens

Fonte da figura: http://en.wikipedia.org/wiki/Milky-Way

23 de fevereiro de 2015 7 / 19

Page 10: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Exemplos de uso de matrizes

Representação e processamento de imagens

Fonte da figura: http://en.wikipedia.org/wiki/Milky-Way

23 de fevereiro de 2015 7 / 19

Page 11: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Exemplos de uso de matrizes

Modelos de regressão lineares

Y = X� + �;

em queY é um vetor aleatório (variável resposta)X é uma matriz fixa (variáveis explicativas)� é um vetor de parâmetros desconhecidos� é um vetor de erros aleatórios.

23 de fevereiro de 2015 8 / 19

Page 12: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Exemplos de uso de matrizes

Modelos de regressão lineares

Y = X� + �;

em queY é um vetor aleatório (variável resposta)X é uma matriz fixa (variáveis explicativas)� é um vetor de parâmetros desconhecidos� é um vetor de erros aleatórios.

23 de fevereiro de 2015 8 / 19

Page 13: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Bibliografia principal

Searle, S. R., Matrix Algebra Useful forStatistics. John Wiley & Sons, New Jer-sey. 2006.

Graybill, F. A., Matrices with Applicationsin Statistics. 2nd ed. Duxbury, Belmont.2001.

23 de fevereiro de 2015 9 / 19

Page 14: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Bibliografia complementar

Harville, D. A. Matrix Algebra from a Sta-tistician’s Perspective. Springer-Verlag,New York. 2008.

Bueno, H.P. Álgebra Linear: um segundocurso. Sociedade Brasileira de Matemá-tica. 2006.

23 de fevereiro de 2015 10 / 19

Page 15: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Apoio computacional

23 de fevereiro de 2015 11 / 19

Page 16: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Critério de Avaliação

MF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5P1: Prova 1; P2: Prova 2;(Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestadomédico reconhecido pela UBAS)

Possíveis avaliações extras em aula - sem aviso prévio

Critério de Recuperação (Rec)Se 3 � MF < 5: O aluno poderá fazer a prova RecNota da Rec: NRNova média final: NMFNMF = MF + (NR/2,5), se NR � 7,5; ou Max MF,NR, se NR � 5,0;ou 5,0, se 5,0 � NR < 7,5

23 de fevereiro de 2015 12 / 19

Page 17: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Critério de Avaliação

MF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5P1: Prova 1; P2: Prova 2;(Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestadomédico reconhecido pela UBAS)

Possíveis avaliações extras em aula - sem aviso prévio

Critério de Recuperação (Rec)Se 3 � MF < 5: O aluno poderá fazer a prova RecNota da Rec: NRNova média final: NMFNMF = MF + (NR/2,5), se NR � 7,5; ou Max MF,NR, se NR � 5,0;ou 5,0, se 5,0 � NR < 7,5

23 de fevereiro de 2015 12 / 19

Page 18: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Critério de Avaliação

MF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5P1: Prova 1; P2: Prova 2;(Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestadomédico reconhecido pela UBAS)

Possíveis avaliações extras em aula - sem aviso prévio

Critério de Recuperação (Rec)Se 3 � MF < 5: O aluno poderá fazer a prova RecNota da Rec: NRNova média final: NMFNMF = MF + (NR/2,5), se NR � 7,5; ou Max MF,NR, se NR � 5,0;ou 5,0, se 5,0 � NR < 7,5

23 de fevereiro de 2015 12 / 19

Page 19: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Datas importantes

Datas importantes1a prova: 30/04/2015.2a prova: 25/06/2015.Prova Substitutiva: 02/07/2014(somente para quem perder uma das provas, com justificativaoficial).Prova de Recuperação: 04/08/2014.

23 de fevereiro de 2015 13 / 19

Page 20: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Horários

Aulas: Segundas-feiras das 21h às 22h40 e quintas-feiras das19h às 20h40.

Atendimento docente: Mediante agendamento por [email protected]. Mencionar o código da disciplina no assuntoSME0819.

23 de fevereiro de 2015 14 / 19

Page 21: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

A USP exige no mínimo 70% de presença nas aulas

A docente poderá fazer a chamada em qualquer instante dohorário da aula, mesmo se os alunos já tiverem assinado a listade presença, e eventuais ausências não serão abonadas

Questionamentos a respeito da matéria poderão ser feitos aqualquer momento

Conversas paralelas sobre outros assuntos não serão bem-vindas- os outros alunos têm direito a assistir a aula em silêncio

23 de fevereiro de 2015 15 / 19

Page 22: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

A USP exige no mínimo 70% de presença nas aulas

A docente poderá fazer a chamada em qualquer instante dohorário da aula, mesmo se os alunos já tiverem assinado a listade presença, e eventuais ausências não serão abonadas

Questionamentos a respeito da matéria poderão ser feitos aqualquer momento

Conversas paralelas sobre outros assuntos não serão bem-vindas- os outros alunos têm direito a assistir a aula em silêncio

23 de fevereiro de 2015 15 / 19

Page 23: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

A USP exige no mínimo 70% de presença nas aulas

A docente poderá fazer a chamada em qualquer instante dohorário da aula, mesmo se os alunos já tiverem assinado a listade presença, e eventuais ausências não serão abonadas

Questionamentos a respeito da matéria poderão ser feitos aqualquer momento

Conversas paralelas sobre outros assuntos não serão bem-vindas- os outros alunos têm direito a assistir a aula em silêncio

23 de fevereiro de 2015 15 / 19

Page 24: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

A USP exige no mínimo 70% de presença nas aulas

A docente poderá fazer a chamada em qualquer instante dohorário da aula, mesmo se os alunos já tiverem assinado a listade presença, e eventuais ausências não serão abonadas

Questionamentos a respeito da matéria poderão ser feitos aqualquer momento

Conversas paralelas sobre outros assuntos não serão bem-vindas- os outros alunos têm direito a assistir a aula em silêncio

23 de fevereiro de 2015 15 / 19

Page 25: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

Os alunos devem desligar seus telefones celulares durante a aula

Não é permitido o uso de notebook durante as aulas, exceto empossíveis aulas práticas

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819

Eventuais dúvidas, consultar Normas da USPhttp://www.usp.br/leginf/

23 de fevereiro de 2015 16 / 19

Page 26: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

Os alunos devem desligar seus telefones celulares durante a aula

Não é permitido o uso de notebook durante as aulas, exceto empossíveis aulas práticas

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819

Eventuais dúvidas, consultar Normas da USPhttp://www.usp.br/leginf/

23 de fevereiro de 2015 16 / 19

Page 27: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

Os alunos devem desligar seus telefones celulares durante a aula

Não é permitido o uso de notebook durante as aulas, exceto empossíveis aulas práticas

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819

Eventuais dúvidas, consultar Normas da USPhttp://www.usp.br/leginf/

23 de fevereiro de 2015 16 / 19

Page 28: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras

Os alunos devem desligar seus telefones celulares durante a aula

Não é permitido o uso de notebook durante as aulas, exceto empossíveis aulas práticas

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819

Eventuais dúvidas, consultar Normas da USPhttp://www.usp.br/leginf/

23 de fevereiro de 2015 16 / 19

Page 29: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras - Sobre provas

Será permitido usar 1 folha A4 com anotações próprias, que seráentregue junto com a prova

Será permitido o uso de calculadora própria

Fraude em prova implicará a reprovação direta do(s) envolvido(s)

Falsidade ideológica na realização da prova (ou assinatura depresença) implicará abertura de processo disciplinar

23 de fevereiro de 2015 17 / 19

Page 30: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras - Sobre provas

Será permitido usar 1 folha A4 com anotações próprias, que seráentregue junto com a prova

Será permitido o uso de calculadora própria

Fraude em prova implicará a reprovação direta do(s) envolvido(s)

Falsidade ideológica na realização da prova (ou assinatura depresença) implicará abertura de processo disciplinar

23 de fevereiro de 2015 17 / 19

Page 31: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras - Sobre provas

Será permitido usar 1 folha A4 com anotações próprias, que seráentregue junto com a prova

Será permitido o uso de calculadora própria

Fraude em prova implicará a reprovação direta do(s) envolvido(s)

Falsidade ideológica na realização da prova (ou assinatura depresença) implicará abertura de processo disciplinar

23 de fevereiro de 2015 17 / 19

Page 32: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Algumas regras - Sobre provas

Será permitido usar 1 folha A4 com anotações próprias, que seráentregue junto com a prova

Será permitido o uso de calculadora própria

Fraude em prova implicará a reprovação direta do(s) envolvido(s)

Falsidade ideológica na realização da prova (ou assinatura depresença) implicará abertura de processo disciplinar

23 de fevereiro de 2015 17 / 19

Page 33: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Importante: E-mail

E-mail é um canal oficial de comunicação da docente com osalunos.

Checar e-mail cadastrado no JupiterWeb regularmente (pelomenos uma vez ao dia).

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819.

É importante como forma de documentar ocorrências. Porexemplo: envio de listas, ausências por problemas de saúde,avisos sobre listas de exercícios, aulas.

23 de fevereiro de 2015 18 / 19

Page 34: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Importante: E-mail

E-mail é um canal oficial de comunicação da docente com osalunos.

Checar e-mail cadastrado no JupiterWeb regularmente (pelomenos uma vez ao dia).

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819.

É importante como forma de documentar ocorrências. Porexemplo: envio de listas, ausências por problemas de saúde,avisos sobre listas de exercícios, aulas.

23 de fevereiro de 2015 18 / 19

Page 35: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Importante: E-mail

E-mail é um canal oficial de comunicação da docente com osalunos.

Checar e-mail cadastrado no JupiterWeb regularmente (pelomenos uma vez ao dia).

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819.

É importante como forma de documentar ocorrências. Porexemplo: envio de listas, ausências por problemas de saúde,avisos sobre listas de exercícios, aulas.

23 de fevereiro de 2015 18 / 19

Page 36: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Importante: E-mail

E-mail é um canal oficial de comunicação da docente com osalunos.

Checar e-mail cadastrado no JupiterWeb regularmente (pelomenos uma vez ao dia).

Ao enviar e-mail para a docente, identificar o código da disciplinano assunto SME0819.

É importante como forma de documentar ocorrências. Porexemplo: envio de listas, ausências por problemas de saúde,avisos sobre listas de exercícios, aulas.

23 de fevereiro de 2015 18 / 19

Page 37: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Orientações de estudo

Manter frequência de estudo do início ao final do semestre. Oideal é estudar o conteúdo de cada aula logo após ter sidoministrada, isso facilita o entendimento das aulas seguintes ediminui a quantidade de conteúdos para os dias anteriores àprova.

Estudar primeiramente o conteúdo dado em aula, buscando apoioem referências bibliográficas, em seguida resolver exemplos eexercícios. Não deixar para a véspera da prova.

Buscar referências bibliográficas logo no início do semestre,dando preferência às referências principais e complementaresadotadas.

23 de fevereiro de 2015 19 / 19

Page 38: SME0819 Álgebra Matricial Aplicada à EstatísticaMF = ( 2 P1 + 3 P2 ) / 5 P1: Prova 1; P2: Prova 2; (Sub: somente com justificativa oficial, por exemplo atestado médico reconhecido

Orientações de estudo

Manter frequência de estudo do início ao final do semestre. Oideal é estudar o conteúdo de cada aula logo após ter sidoministrada, isso facilita o entendimento das aulas seguintes ediminui a quantidade de conteúdos para os dias anteriores àprova.

Estudar primeiramente o conteúdo dado em aula, buscando apoioem referências bibliográficas, em seguida resolver exemplos eexercícios. Não deixar para a véspera da prova.

Buscar referências bibliográficas logo no início do semestre,dando preferência às referências principais e complementaresadotadas.

23 de fevereiro de 2015 19 / 19