多次元 vs. 多次元相関係数と多次元座標空間



  • n次空間座標は¥bf{X}=¥{x_1,x_2,...,x_n¥}
  • 今、ある点¥bf{¥bar{X}} = ¥{¥bar{x}_1,¥bar{x}_2,...,¥bar{x}_m¥}より、等距離rにある点が作る曲面は¥{¥bf{X_i}¥},ただし¥bf{X_i}=¥{x_{i1},x_{i2},...,x_{in}¥};¥sum_{k=1}^n(x_{ik}-¥bar{x}_k)^2=rと表される
  • この座標は、n個の変数x_{ik}で表されているが、今、rと、三角関数を用いて、次のように表すことができる。ただし、三角関数の角として与える変数の個数は、n-1個で、rと併せて、n個の変数で座標は定められる。上から、次元がn=1,2,3,...である。ただし、座標の値は、すべてr倍すればよいので、rを省略してある
  • ¥{1-¥bar{x}_1/r¥}
  • ¥{¥sin{¥theta_1}-¥bar{x}_1/r,¥cos{¥theta_1}-¥bar{x}_2/r¥}
  • ¥{¥sin{¥theta_1}¥sin{¥theta_2}-¥bar{x}_1/r,¥cos{¥theta_1}¥sin{¥theta_2}-¥bar{x}_2/r,¥cos{¥theta_2}-¥bar{x}_3/r¥}
  • ¥{¥sin{¥theta_1}¥sin{¥theta_2}¥sin{¥theta_3}-¥bar{x}_1/r,¥cos{¥theta_1}¥sin{¥theta_2}¥sin{¥theta_3}-¥bar{x}_2/r,¥cos{¥theta_2}¥sin{¥theta_3}-¥bar{x}_3/r,¥cos{¥theta_3}-¥bar{x}_4/r¥}
  • ¥{¥sin{¥theta_1}¥sin{¥theta_2}¥sin{¥theta_3}¥sin{¥theta_4}-¥bar{x}_1/r,¥cos{¥theta_1}¥sin{¥theta_2}¥sin{¥theta_3}¥sin{¥theta_4}-¥bar{x}_2/r,¥cos{¥theta_2}¥sin{¥theta_3}¥sin{¥theta_4}-¥bar{x}_3/r,¥cos{¥theta_3}¥sin{¥theta_4}-¥bar{x}_4/r,¥cos{¥theta_4}-¥bar{x}_5/r¥}
  • ここでは、n=1のときの座標を¥{r¥times (1-¥bar{x}_1/r)¥}と表し、n-1の座標に対して、新たな角変数¥theta_{n-1}を導入し、n-1次元の座標の中心座標に相当する項以外に¥sin{¥theta_{n-1}をかけ、n番目の座標として¥cos{¥theta_{n-1}}-¥bar{x}_n/rを加えて、座標の数をn個にしている
  • これを、一般化して、¥theta_0=1と置けば、n次元空間にある半径rの球の座標の第i番目要素は¥{r¥times ¥cos{¥theta_{i-1}}¥sin{¥theta_{i}}¥sin{¥theta_{i+1}}...¥sin{¥theta_{n-1}}-¥bar{x}_i¥}と表される
  • ¥bf{p}(¥theta_1,¥theta_2,...,¥theta_{n-1},r)(¥bar{¥bf{X}})=¥{r¥times ¥cos{¥theta_{i-1}}¥sin{¥theta_{i}}¥sin{¥theta_{i+1}}...¥sin{¥theta_{n-1}}-¥bar{x}_i¥}
    • この曲面の接ベクトルを考える。曲面上の点、¥bf{p}(¥theta_{(1,0)},¥theta_{(2,0)},...,¥theta_{(n-1,0)},r)=(x_{(1,0)},x_{(2,0)},x_{(3,0)},...x_{(n,0)}において、¥{¥theta_i¥}にて偏微分して得られるベクトルがそれである
      • ¥frac{¥partial p}{¥partial ¥theta_k}(¥theta_{(1,0)},¥theta_{(2,0)},...,¥theta_{(n-1,0)},r) = ¥{¥{x_{(i,0)} ¥times ¥frac{¥cos{¥theta_k}}{¥sin{¥theta_k}} when i ¥ge k, -x_{(i,0)} ¥times ¥frac{¥sin{¥theta_k}}{¥cos{¥theta_k}} when i =k+1, x_{(i,0)} when  i < k+1¥}¥}
  • 少し拡張する。
    • 今、p+q次元空間の軸をp本の軸と、q本の軸との2群にわける。ある点¥bf{X}から、p次元部分空間中での距離がrであり、かつ、¥bf{X}から、q次元部分空間中での距離がrであるような点の集合は、2つの多次元球の交線集合である。
    • p=q=1のときは、全体が2次元の平面で、この交線集合は、y=xなる直線となる。
    • p=2, q=1のときには、(r ¥cos{¥theta}, r ¥sin{¥theta}, r)なる点であり、これは、三角錐である。これ以上の次元は、p+q>3となるので、通常空間での表現ができない、多次元交線集合となる
    • この多次元交線集合への写像を考えることが、多次元 vs. 多次元の相関を考えるための空間となる(はず)