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Distance correlation

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9020: 74: 2031: 5658: 1529: 695: 117:, namely that it can easily be zero for dependent variables. Correlation = 0 (uncorrelatedness) does not imply independence while distance correlation = 0 does imply independence. The first results on distance correlation were published in 2007 and 2009. It was proved that distance covariance is the same as the Brownian covariance. These measures are examples of 2798: 6359: 5337: 1373: 2026:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {dCov} ^{2}(X,Y):={}&\operatorname {E} +\operatorname {E} \,\operatorname {E} \\&\qquad {}-\operatorname {E} -\operatorname {E} \\={}&\operatorname {E} +\operatorname {E} \,\operatorname {E} \\&\qquad {}-2\operatorname {E} ,\end{aligned}}} 3997: 453: 2473: 4618: 468: 4996: 2530: 3820: 8819:
Other correlational metrics, including kernel-based correlational metrics (such as the Hilbert-Schmidt Independence Criterion or HSIC) can also detect linear and nonlinear interactions. Both distance correlation and kernel-based metrics can be used in methods such as
6868: 1049: 6063: 3404: 8809: 5653:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {E} &={\frac {n-1}{n^{2}}}\left\{(n-2)\operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)+\operatorname {E} \,\operatorname {E} \right\}\\&={\frac {n-1}{n^{2}}}\operatorname {E} \,\operatorname {E} .\end{aligned}}} 8247:
and the prime denotes independent and identically distributed copies. We need the following generalization of this formula. If U(s), V(t) are arbitrary random processes defined for all real s and t then define the U-centered version of X by
6034: 7314: 5919: 8689: 3870: 245: 70:. One first computes the distance correlation (involving the re-centering of Euclidean distance matrices) between two random vectors, and then compares this value to the distance correlations of many shuffles of the data. 4442: 690:{\displaystyle A_{j,k}:=a_{j,k}-{\overline {a}}_{j\cdot }-{\overline {a}}_{\cdot k}+{\overline {a}}_{\cdot \cdot },\qquad B_{j,k}:=b_{j,k}-{\overline {b}}_{j\cdot }-{\overline {b}}_{\cdot k}+{\overline {b}}_{\cdot \cdot },} 8501: 7488: 1518: 1138: 8238: 2793:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)={\frac {1}{c_{p}c_{q}}}\int _{\mathbb {R} ^{p+q}}{\frac {\left|\varphi _{X,Y}(s,t)-\varphi _{X}(s)\varphi _{Y}(t)\right|^{2}}{|s|_{p}^{1+p}|t|_{q}^{1+q}}}\,dt\,ds} 4844: 3668: 3105: 3683: 3107:
is chosen to produce a scale equivariant and rotation invariant measure that doesn't go to zero for dependent variables. One interpretation of the characteristic function definition is that the variables
5342: 4090: 827: 7981:
Brownian covariance is motivated by generalization of the notion of covariance to stochastic processes. The square of the covariance of random variables X and Y can be written in the following form:
6491: 2311: 2255: 2167: 8354: 4140: 6599: 4435: 782: 737: 6068: 1534: 250: 5284: 4742: 7655: 4384: 4247: 7883: 7067: 9421: 8609: 7971: 7738: 5838: 5706: 5329: 6745: 3569: 2123: 6354:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {dCov} ^{2}(X,Y;\alpha ):={}&\operatorname {E} +\operatorname {E} \,\operatorname {E} \\&\qquad {}-2\operatorname {E} .\end{aligned}}} 5218: 4186: 2211: 906: 7130: 7776: 5753: 5172: 6891: 7806: 5791: 4296: 3224: 2849: 8727: 7826: 6717: 3501: 6394: 2077: 2921: 2885: 4837: 4791: 3477: 7808:
and the product of its marginals. Under this definition, however, the distance variance, rather than the distance standard deviation, is measured in the same units as the
5949: 4329: 7596: 6665: 6632: 4698: 4658: 6517: 3598: 7157: 6737: 6685: 5965: 3452: 7549: 6549: 5106: 5079: 5052: 5025: 7354: 6978: 3480: 7681: 7517: 7923: 7903: 7334: 7177: 6998: 6958: 6938: 6918: 6434: 6414: 3427: 2295: 2275: 8548:(for nonnegative s, t only). (This is twice the covariance of the standard Wiener process; here the factor 2 simplifies the computations.) In this case the ( 5845: 3992:{\displaystyle \operatorname {dCor} ^{2}(X,Y)={\frac {\operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)}{\sqrt {\operatorname {dVar} ^{2}(X)\,\operatorname {dVar} ^{2}(Y)}}},} 448:{\displaystyle {\begin{aligned}a_{j,k}&=\|X_{j}-X_{k}\|,\qquad j,k=1,2,\ldots ,n,\\b_{j,k}&=\|Y_{j}-Y_{k}\|,\qquad j,k=1,2,\ldots ,n,\end{aligned}}} 8620: 4613:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(a_{1}+b_{1}\,\mathbf {C} _{1}\,X,a_{2}+b_{2}\,\mathbf {C} _{2}\,Y)=|b_{1}\,b_{2}|\operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)} 51:. Thus, distance correlation measures both linear and nonlinear association between two random variables or random vectors. This is in contrast to 8369: 1368:{\displaystyle a_{\mu }(x):=\operatorname {E} ,\quad D(\mu ):=\operatorname {E} ,\quad d_{\mu }(x,x'):=\|x-x'\|-a_{\mu }(x)-a_{\mu }(x')+D(\mu ).} 7362: 1392: 3218:
is a special case of distance covariance when the two variables are identical. The population value of distance variance is the square root of
141: 106: 7182: 9524: 7987: 2924: 2521: 4991:{\displaystyle \operatorname {dCov} (X_{1}+X_{2},Y_{1}+Y_{2})\leq \operatorname {dCov} (X_{1},Y_{1})+\operatorname {dCov} (X_{2},Y_{2}).} 3815:{\displaystyle \operatorname {dVar} _{n}^{2}(X):=\operatorname {dCov} _{n}^{2}(X,X)={\tfrac {1}{n^{2}}}\sum _{k,\ell }A_{k,\ell }^{2},} 3603: 2991: 2468:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)=\operatorname {cov} (\|X-X'\|,\|Y-Y'\|)-2\operatorname {cov} (\|X-X'\|,\|Y-Y''\|).} 1081:) determines a consistent multivariate test of independence of random vectors in arbitrary dimensions. For an implementation see 4038: 9294:
Székely, Gåbor J.; Rizzo, Maria L.; Bakirov, Nail K. (2007). "Measuring and testing independence by correlation of distances".
793: 8506:
whenever the right-hand side is nonnegative and finite. The most important example is when U and V are two-sided independent
6439: 8254: 4095: 6554: 4389: 748: 703: 9529: 9500: 3182:
in the numerator of the characteristic function definition of distance covariance is simply the classical covariance of
5239: 4006:
is defined by substituting the sample distance covariance and distance variances for the population coefficients above.
124:
The distance correlation is derived from a number of other quantities that are used in its specification, specifically:
4703: 7609: 6863:{\displaystyle \operatorname {dCov} _{n}^{2}(X,Y;\alpha ):={\frac {1}{n^{2}}}\sum _{k,\ell }A_{k,\ell }\,B_{k,\ell }.} 4345: 4201: 9138: 7840: 7003: 1044:{\displaystyle \operatorname {dCov} _{n}^{2}(X,Y):={\frac {1}{n^{2}}}\sum _{j=1}^{n}\sum _{k=1}^{n}A_{j,k}\,B_{j,k}.} 109:, is mainly sensitive to a linear relationship between two variables. Distance correlation was introduced in 2005 by 48: 36: 8566: 7931: 7698: 5798: 5666: 5289: 4257:
samples respectively are almost surely equal and if we assume that these subspaces are equal, then in this subspace
9386: 9341: 9230: 9150: 9072: 3510: 5179: 4147: 7072: 8363:
the V-centered version of Y. The (U,V) covariance of (X,Y) is defined as the nonnegative number whose square is
7743: 5720: 8825: 8821: 63: 9519: 5111: 9442:
Székely, Gabor J.; Rizzo, Maria L. (2014). "Partial Distance Correlation with Methods for Dissimilarities".
3399:{\displaystyle \operatorname {dVar} ^{2}(X):=\operatorname {E} +\operatorname {E} ^{2}-2\operatorname {E} ,} 8804:{\displaystyle \operatorname {cov} _{\mathrm {id} }(X,Y)=\left\vert \operatorname {cov} (X,Y)\right\vert .} 6876: 7785: 5758: 4260: 2216: 2128: 2806: 2081: 7811: 6690: 3486: 2172: 6367: 2045: 2514: 9336: 9067: 8614:
There is a surprising coincidence: The Brownian covariance is the same as the distance covariance:
2890: 2854: 9444: 9296: 4796: 4750: 4018: 3830: 1090: 52: 5932: 4312: 7554: 6637: 6604: 4663: 4623: 2478:
This identity shows that the distance covariance is not the same as the covariance of distances,
6029:{\displaystyle \operatorname {dVar} (X+Y)\leq \operatorname {dVar} (X)+\operatorname {dVar} (Y)} 2297:
and are similarly iid. Distance covariance can be expressed in terms of the classical Pearson's
47:. The population distance correlation coefficient is zero if and only if the random vectors are 6496: 3574: 8701:
On the other hand, if we replace the Brownian motion with the deterministic identity function
7135: 6722: 6670: 110: 9279: 9463: 9239: 9110: 7522: 6522: 5084: 5057: 5030: 5003: 137: 7928:
Under these alternate definitions, the distance correlation is also defined as the square
7339: 6963: 8: 7925:
distance, and there exists an unbiased estimator for the population distance covariance.
7660: 7496: 3457: 9467: 9243: 9114: 6057:
Distance covariance can be generalized to include powers of Euclidean distance. Define
3432: 9479: 9453: 9419:
Székely, Gåbor J.; Rizzo, Maria L. (2012). "On the uniqueness of distance covariance".
9395: 9363: 9323: 9305: 9216: 9198: 9177: 9159: 9081: 7908: 7888: 7319: 7162: 6983: 6943: 6923: 6903: 6419: 6399: 5914:{\displaystyle \operatorname {dVar} (A+b\,\mathbf {C} \,X)=|b|\operatorname {dVar} (X)} 4307: 3412: 2280: 2260: 237: 188: 24: 9228:
Pearson, K. (1895a). "Note on regression and inheritance in the case of two parents".
9368: 9134: 8847: 8829: 9483: 9220: 9181: 8684:{\displaystyle \operatorname {cov} _{\mathrm {W} }(X,Y)=\operatorname {dCov} (X,Y),} 5233:
This last property is the most important effect of working with centered distances.
2524:
of the random variables and the product of their marginal characteristic functions:
9471: 9430: 9405: 9358: 9350: 9327: 9315: 9266: 9208: 9169: 9091: 6898: 67: 44: 9504: 9130: 8507: 7779: 207: 118: 56: 6493:. It is important to note that this characterization does not hold for exponent 73: 9319: 8841: 8511: 8244: 3504: 459: 9497: 9434: 6739:
sample distance covariance can be defined as the nonnegative number for which
9513: 9270: 7603: 2257:
denote independent and identically distributed (iid) copies of the variables
40: 8496:{\displaystyle \operatorname {cov} _{U,V}^{2}(X,Y):=\operatorname {E} \left} 9372: 9148:
Kosorok, Michael R. (2009). "Discussion of: Brownian distance covariance".
6894: 3826: 9410: 9381: 7483:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y):=\operatorname {E} {\big }.} 1513:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y):=\operatorname {E} {\big }.} 8359:
whenever the subtracted conditional expected value exists and denote by Y
2169:
are independent and identically distributed. The primed random variables
114: 94: 9173: 9096: 7356:(in a possibly different metric space with finite first moment), define 7309:{\displaystyle d_{\mu }(x,x'):=d(x,x')-a_{\mu }(x)-a_{\mu }(x')+D(\mu )} 9475: 9354: 9257: 8718: 2298: 1378:
Finally, define the population value of squared distance covariance of
830: 20: 9212: 4142:; this is in contrast to Pearson's correlation, which can be negative. 2513:
Alternatively, the distance covariance can be defined as the weighted
9280:"energy: E-Statistics: Multivariate Inference via the Energy of Data" 8233:{\displaystyle \operatorname {cov} (X,Y)^{2}=\operatorname {E} \left} 9252: 3833:
introduced in 1912 (but Gini did not work with centered distances).
3209: 7599: 9458: 9400: 9310: 9203: 9164: 9086: 6041:
Equality holds in (iv) if and only if one of the random variables
1523:
One can show that this is equivalent to the following definition:
8883: 8881: 8879: 3190:. The characteristic function definition clearly shows that dCov( 7686: 7519:
iff both metric spaces have negative type. Here, a metric space
9189:
Lyons, Russell (2014). "Distance covariance in metric spaces".
7976: 3663:{\displaystyle \operatorname {E} ^{2}=(\operatorname {E} )^{2}} 3100:{\displaystyle ({c_{p}c_{q}}{|s|_{p}^{1+p}|t|_{q}^{1+q}})^{-1}} 8876: 191:
from a pair of real valued or vector valued random variables (
4009:
For easy computation of sample distance correlation see the
875:(a scalar) is simply the arithmetic average of the products 113:
in several lectures to address this deficiency of Pearson's
8995: 8993: 8902: 8900: 8898: 8896: 6601:
is a deterministic function of the Pearson correlation. If
4249:
implies that dimensions of the linear subspaces spanned by
1120:-dimensional Euclidean space with probability distribution 1108:-dimensional Euclidean space with probability distribution 8917: 8915: 4085:{\displaystyle 0\leq \operatorname {dCor} _{n}(X,Y)\leq 1} 8927: 822:{\displaystyle \textstyle {\overline {a}}_{\cdot \cdot }} 8990: 8978: 8893: 8717:) is simply the absolute value of the classical Pearson 7606:. If both metric spaces have strong negative type, then 6486:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y;\alpha )=0} 3481:
independent and identically distributed random variables
8954: 8912: 8349:{\displaystyle X_{U}:=U(X)-\operatorname {E} _{X}\left} 136:. These quantities take the same roles as the ordinary 85:) points, with the distance correlation coefficient of 55:, which can only detect linear association between two 4135:{\displaystyle 0\leq \operatorname {dCor} (X,Y)\leq 1} 3856:
of two random variables is obtained by dividing their
3754: 2220: 2176: 2132: 2085: 2049: 797: 752: 707: 8730: 8623: 8569: 8372: 8257: 7990: 7934: 7911: 7891: 7843: 7814: 7788: 7746: 7701: 7663: 7612: 7557: 7525: 7499: 7365: 7342: 7322: 7185: 7165: 7138: 7075: 7006: 6986: 6966: 6946: 6926: 6906: 6879: 6748: 6725: 6693: 6673: 6640: 6607: 6557: 6525: 6499: 6442: 6422: 6402: 6370: 6066: 5968: 5935: 5848: 5840:
if and only if every sample observation is identical.
5801: 5761: 5723: 5669: 5340: 5292: 5242: 5182: 5114: 5087: 5060: 5033: 5006: 4847: 4799: 4753: 4706: 4666: 4626: 4445: 4392: 4348: 4315: 4263: 4204: 4150: 4098: 4041: 3873: 3686: 3606: 3577: 3513: 3489: 3460: 3435: 3415: 3227: 2994: 2893: 2857: 2809: 2533: 2314: 2283: 2263: 2219: 2175: 2131: 2084: 2048: 1532: 1395: 1141: 909: 871:) all rows and all columns sum to zero.) The squared 796: 751: 706: 471: 248: 140:
with corresponding names in the specification of the
9032: 9010: 9008: 6594:{\displaystyle \operatorname {dCor} (X,Y;\alpha =2)} 4430:{\displaystyle \operatorname {dCov} _{n}(X,Y)\geq 0} 777:{\displaystyle \textstyle {\overline {a}}_{\cdot k}} 732:{\displaystyle \textstyle {\overline {a}}_{j\cdot }} 9293: 9044: 8887: 8803: 8683: 8603: 8495: 8348: 8232: 7965: 7917: 7897: 7877: 7820: 7800: 7770: 7732: 7675: 7649: 7590: 7543: 7511: 7482: 7348: 7328: 7308: 7171: 7151: 7124: 7061: 6992: 6972: 6952: 6932: 6912: 6885: 6862: 6731: 6711: 6679: 6659: 6626: 6593: 6543: 6511: 6485: 6428: 6408: 6388: 6353: 6028: 5943: 5913: 5832: 5785: 5747: 5700: 5652: 5323: 5279:{\displaystyle \operatorname {dCov} _{n}^{2}(X,Y)} 5278: 5212: 5166: 5100: 5073: 5046: 5019: 4990: 4831: 4785: 4736: 4692: 4652: 4612: 4429: 4378: 4323: 4290: 4241: 4180: 4134: 4084: 3991: 3814: 3662: 3592: 3563: 3495: 3471: 3446: 3421: 3398: 3099: 2915: 2879: 2843: 2792: 2467: 2289: 2269: 2249: 2205: 2161: 2117: 2071: 2025: 1512: 1367: 1043: 821: 776: 731: 689: 447: 9005: 7885:In this case, the distance standard deviation of 4737:{\displaystyle \mathbf {C} _{1},\mathbf {C} _{2}} 3864:. The distance correlation is the square root of 3210:Distance variance and distance standard deviation 9511: 7650:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)=0} 4379:{\displaystyle \operatorname {dCov} (X,Y)\geq 0} 4242:{\displaystyle \operatorname {dCor} _{n}(X,Y)=1} 845:values. (In the matrices of centered distances ( 8966: 7878:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y).} 7062:{\displaystyle a_{\mu }(x):=\operatorname {E} } 8604:{\displaystyle \operatorname {cov} _{W}(X,Y).} 7966:{\displaystyle \operatorname {dCor} ^{2}(X,Y)} 7740:, rather than the squared coefficient itself. 7733:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)} 5833:{\displaystyle \operatorname {dVar} _{n}(X)=0} 5701:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)} 5324:{\displaystyle \operatorname {dCov} ^{2}(X,Y)} 142:Pearson product-moment correlation coefficient 62:Distance correlation can be used to perform a 9379: 9334: 9068:"Discussion of: Brownian distance covariance" 8984: 8948: 8906: 8220: 8166: 8159: 8131: 8124: 8070: 8063: 8035: 7687:Alternative definition of distance covariance 7472: 7405: 3564:{\displaystyle f^{2}(\cdot )=(f(\cdot ))^{2}} 1502: 1435: 9441: 9418: 9380:SzĂ©kely, GĂĄbor J.; Rizzo, Maria L. (2009b). 9335:SzĂ©kely, GĂĄbor J.; Rizzo, Maria L. (2009a). 9277: 8999: 8960: 8933: 8921: 7977:Alternative formulation: Brownian covariance 6332: 6314: 6304: 6286: 6249: 6231: 6209: 6191: 6167: 6149: 6139: 6121: 5637: 5620: 5604: 5587: 5532: 5515: 5499: 5482: 5213:{\displaystyle \operatorname {dCov} (X,Y)=0} 4181:{\displaystyle \operatorname {dCor} (X,Y)=0} 3387: 3370: 3366: 3349: 3328: 3311: 3280: 3262: 2456: 2439: 2433: 2416: 2395: 2378: 2372: 2355: 2010: 1993: 1989: 1972: 1941: 1924: 1908: 1891: 1873: 1856: 1852: 1835: 1809: 1792: 1788: 1771: 1753: 1736: 1732: 1715: 1687: 1670: 1654: 1637: 1619: 1602: 1598: 1581: 1295: 1278: 1185: 1173: 1116:be a random variable that takes values in a 1104:be a random variable that takes values in a 398: 372: 302: 276: 9278:Rizzo, Maria; SzĂ©kely, GĂĄbor (2021-02-22). 7125:{\displaystyle D(\mu ):=\operatorname {E} } 7771:{\displaystyle \operatorname {dCov} (X,Y)} 5748:{\displaystyle \operatorname {dVar} (X)=0} 462:. Then take all doubly centered distances 9457: 9409: 9399: 9382:"Rejoinder: Brownian distance covariance" 9362: 9309: 9202: 9163: 9095: 9085: 8944: 8942: 8846:For a related third-order statistic, see 7837:to be the square of the energy distance: 6840: 6313: 6221: 6148: 5873: 5867: 5610: 5505: 4566: 4541: 4528: 4498: 4485: 4279: 4029: 3960: 3369: 2783: 2776: 2601: 1992: 1914: 1855: 1791: 1735: 1660: 1601: 1100:can be defined along the same lines. Let 1021: 157:Let us start with the definition of the 105:The classical measure of dependence, the 9250: 9227: 9121: 9109:. Bologna: Tipografia di Paolo Cuppini. 9065: 9038: 9026: 8871: 8867: 7692: 4336: 839:sample. The notation is similar for the 72: 9147: 9050: 7695:has been defined as the square root of 6687:powers of the corresponding distances, 5167:{\displaystyle X_{1},X_{2},Y_{1},Y_{2}} 3847: 9512: 8939: 152: 93:for each set. Compare to the graph on 9253:"Notes on the history of correlation" 9188: 9014: 8698:is the same as distance correlation. 8514:with expectation zero and covariance 6886:{\displaystyle \operatorname {dCov} } 43:of arbitrary, not necessarily equal, 9422:Statistics & Probability Letters 9104: 8972: 7801:{\displaystyle \operatorname {X} ,Y} 5786:{\displaystyle X=\operatorname {E} } 5711: 4291:{\displaystyle Y=A+b\,\mathbf {C} X} 2250:{\displaystyle \textstyle (X'',Y'')} 2162:{\displaystyle \textstyle (X'',Y'')} 9525:Theory of probability distributions 9066:Bickel, Peter J.; Xu, Ying (2009). 2988:are constants. The weight function 2954:denote the Euclidean dimension of 2844:{\displaystyle \varphi _{X,Y}(s,t)} 2118:{\displaystyle \textstyle (X',Y'),} 13: 8814: 8740: 8737: 8630: 8415: 8287: 8190: 8142: 8094: 8046: 8022: 7821:{\displaystyle \operatorname {X} } 7815: 7789: 7782:between the joint distribution of 7493:This is non-negative for all such 7397: 7091: 7029: 6712:{\displaystyle 0<\alpha \leq 2} 6277: 6222: 6182: 6112: 5768: 5611: 5578: 5506: 5473: 5345: 3635: 3608: 3496:{\displaystyle \operatorname {E} } 3490: 3340: 3296: 3253: 2520:of the distance between the joint 2206:{\displaystyle \textstyle (X',Y')} 1963: 1915: 1882: 1826: 1762: 1706: 1661: 1628: 1572: 1427: 1210: 1164: 14: 9541: 9491: 9127:-distances and their applications 8951:, p. 1249, Theorem 7, (3.7). 8888:SzĂ©kely, Rizzo & Bakirov 2007 7905:is measured in the same units as 6389:{\displaystyle 0<\alpha <2} 6052: 5331:. Under independence of X and Y 2072:{\displaystyle \textstyle (X,Y),} 9498:E-statistics (energy statistics) 9387:The Annals of Applied Statistics 9342:The Annals of Applied Statistics 9231:Proceedings of the Royal Society 9151:The Annals of Applied Statistics 9073:The Annals of Applied Statistics 7778:has the property that it is the 5937: 5869: 4724: 4709: 4531: 4488: 4317: 4281: 3124:with different periods given by 1132:have finite expectations. Write 7973:, rather than the square root. 6436:are independent if and only if 6268: 5708:is given by SzĂ©kely and Rizzo. 2916:{\displaystyle \varphi _{Y}(t)} 2880:{\displaystyle \varphi _{X}(s)} 1954: 1700: 1244: 1194: 579: 404: 308: 107:Pearson correlation coefficient 9337:"Brownian distance covariance" 8860: 8826:independent component analysis 8822:canonical correlation analysis 8790: 8778: 8761: 8749: 8675: 8663: 8651: 8639: 8595: 8583: 8409: 8397: 8333: 8327: 8313: 8307: 8280: 8274: 8215: 8196: 8154: 8148: 8119: 8100: 8058: 8052: 8010: 7997: 7960: 7948: 7869: 7857: 7831:Alternately, one could define 7765: 7753: 7727: 7715: 7638: 7626: 7585: 7558: 7538: 7526: 7467: 7450: 7437: 7420: 7391: 7379: 7303: 7297: 7288: 7277: 7261: 7255: 7239: 7222: 7213: 7196: 7119: 7116: 7110: 7097: 7085: 7079: 7056: 7053: 7041: 7035: 7023: 7017: 6980:in a metric space with metric 6785: 6767: 6588: 6564: 6538: 6526: 6474: 6456: 6341: 6283: 6258: 6228: 6218: 6188: 6176: 6118: 6102: 6084: 6023: 6017: 6005: 5999: 5987: 5975: 5908: 5902: 5892: 5884: 5877: 5855: 5821: 5815: 5780: 5774: 5736: 5730: 5695: 5683: 5640: 5617: 5607: 5584: 5535: 5512: 5502: 5479: 5467: 5455: 5439: 5427: 5387: 5384: 5372: 5351: 5318: 5306: 5273: 5261: 5201: 5189: 5000:Equality holds if and only if 4982: 4956: 4944: 4918: 4906: 4854: 4826: 4800: 4780: 4754: 4607: 4595: 4578: 4552: 4545: 4459: 4418: 4406: 4367: 4355: 4230: 4218: 4169: 4157: 4123: 4111: 4073: 4061: 3980: 3974: 3957: 3951: 3933: 3921: 3899: 3887: 3747: 3735: 3711: 3705: 3651: 3647: 3641: 3632: 3626: 3620: 3587: 3581: 3552: 3548: 3542: 3536: 3530: 3524: 3390: 3346: 3331: 3308: 3289: 3259: 3247: 3241: 3116:are cyclic representations of 3085: 3062: 3053: 3031: 3022: 2995: 2910: 2904: 2874: 2868: 2838: 2826: 2752: 2743: 2721: 2712: 2696: 2690: 2677: 2671: 2655: 2643: 2559: 2547: 2459: 2413: 2398: 2352: 2340: 2328: 2243: 2221: 2199: 2177: 2155: 2133: 2108: 2086: 2062: 2050: 2013: 1969: 1944: 1921: 1911: 1888: 1876: 1832: 1812: 1768: 1756: 1712: 1690: 1667: 1657: 1634: 1622: 1578: 1562: 1550: 1497: 1480: 1467: 1450: 1421: 1409: 1359: 1353: 1344: 1333: 1317: 1311: 1272: 1255: 1238: 1235: 1229: 1216: 1204: 1198: 1188: 1170: 1158: 1152: 940: 928: 833:of the distance matrix of the 147: 1: 9059: 6519:; in this case for bivariate 4832:{\displaystyle (X_{2},Y_{2})} 4786:{\displaystyle (X_{1},Y_{1})} 4024: 100: 5944:{\displaystyle \mathbf {C} } 4324:{\displaystyle \mathbf {C} } 3862:distance standard deviations 2502:). This can be zero even if 2042:denotes expected value, and 804: 759: 714: 670: 647: 624: 562: 539: 516: 7: 8835: 7591:{\displaystyle (M,d^{1/2})} 6660:{\displaystyle b_{k,\ell }} 6627:{\displaystyle a_{k,\ell }} 5929:, and orthonormal matrices 4700:, and orthonormal matrices 4693:{\displaystyle b_{1},b_{2}} 4653:{\displaystyle a_{1},a_{2}} 4004:sample distance correlation 3838:distance standard deviation 130:distance standard deviation 10: 9546: 9530:Covariance and correlation 9320:10.1214/009053607000000505 7179:has finite first moment), 3840:is the square root of the 873:sample distance covariance 458:where ||⋅ ||denotes 236:) containing all pairwise 159:sample distance covariance 9435:10.1016/j.spl.2012.08.007 9191:The Annals of Probability 8985:SzĂ©kely & Rizzo 2009b 8949:SzĂ©kely & Rizzo 2009a 8907:SzĂ©kely & Rizzo 2009a 6512:{\displaystyle \alpha =2} 5921:for all constant vectors 5663:An unbiased estimator of 5286:is a biased estimator of 5174:are mutually independent. 4620:for all constant vectors 3593:{\displaystyle f(\cdot )} 9445:The Annals of Statistics 9297:The Annals of Statistics 9122:Klebanov, L. B. (2005). 9107:VariabilitĂ  e MutabilitĂ  9000:SzĂ©kely & Rizzo 2014 8961:SzĂ©kely & Rizzo 2012 8934:SzĂ©kely & Rizzo 2014 8922:Rizzo & SzĂ©kely 2021 8854: 7152:{\displaystyle a_{\mu }} 3860:by the product of their 3675:sample distance variance 2925:characteristic functions 1096:The population value of 8556:) covariance is called 6732:{\displaystyle \alpha } 6680:{\displaystyle \alpha } 5108:are both constants, or 5054:are both constants, or 3825:which is a relative of 2522:characteristic function 199:). First, compute the 9271:10.1093/biomet/13.1.25 9133:, Charles University. 8805: 8685: 8605: 8497: 8350: 8234: 7967: 7919: 7899: 7879: 7822: 7802: 7772: 7734: 7677: 7651: 7592: 7545: 7513: 7484: 7350: 7330: 7310: 7173: 7153: 7126: 7063: 6994: 6974: 6954: 6934: 6914: 6887: 6864: 6733: 6713: 6681: 6661: 6628: 6595: 6545: 6513: 6487: 6430: 6410: 6390: 6355: 6030: 5945: 5915: 5834: 5787: 5749: 5702: 5654: 5325: 5280: 5214: 5168: 5102: 5075: 5048: 5021: 4992: 4839:are independent then 4833: 4787: 4747:If the random vectors 4738: 4694: 4654: 4614: 4431: 4380: 4325: 4292: 4243: 4182: 4136: 4086: 3993: 3816: 3677:is the square root of 3664: 3594: 3565: 3497: 3473: 3448: 3423: 3400: 3101: 2917: 2881: 2845: 2794: 2469: 2291: 2271: 2251: 2207: 2163: 2119: 2073: 2027: 1514: 1369: 1045: 1004: 983: 823: 778: 733: 691: 449: 97: 9411:10.1214/09-AOAS312REJ 9251:Pearson, K. (1895b). 8806: 8686: 8606: 8498: 8351: 8235: 7968: 7920: 7900: 7880: 7823: 7803: 7773: 7735: 7678: 7652: 7593: 7551:has negative type if 7546: 7544:{\displaystyle (M,d)} 7514: 7485: 7351: 7331: 7311: 7174: 7154: 7127: 7064: 6995: 6975: 6955: 6935: 6915: 6888: 6865: 6734: 6714: 6682: 6662: 6629: 6596: 6546: 6544:{\displaystyle (X,Y)} 6514: 6488: 6431: 6411: 6391: 6356: 6031: 5962:are independent then 5946: 5916: 5835: 5788: 5750: 5703: 5655: 5326: 5281: 5215: 5169: 5103: 5101:{\displaystyle Y_{2}} 5076: 5074:{\displaystyle X_{2}} 5049: 5047:{\displaystyle Y_{1}} 5022: 5020:{\displaystyle X_{1}} 4993: 4834: 4788: 4739: 4695: 4655: 4615: 4432: 4381: 4326: 4293: 4244: 4183: 4137: 4087: 3994: 3817: 3665: 3595: 3566: 3498: 3474: 3449: 3424: 3401: 3198:) = 0 if and only if 3132:, and the expression 3102: 2918: 2882: 2846: 2795: 2510:are not independent. 2470: 2292: 2272: 2252: 2208: 2164: 2120: 2074: 2028: 1515: 1370: 1046: 984: 963: 824: 790:-th column mean, and 779: 734: 692: 450: 76: 66:of dependence with a 53:Pearson's correlation 9520:Statistical distance 9039:Bickel & Xu 2009 8728: 8696:Brownian correlation 8621: 8567: 8370: 8255: 8243:where E denotes the 7988: 7932: 7909: 7889: 7841: 7812: 7786: 7744: 7699: 7661: 7610: 7555: 7523: 7497: 7363: 7349:{\displaystyle \nu } 7340: 7320: 7183: 7163: 7136: 7073: 7004: 6984: 6973:{\displaystyle \mu } 6964: 6944: 6924: 6904: 6877: 6746: 6723: 6691: 6671: 6638: 6605: 6555: 6523: 6497: 6440: 6420: 6400: 6368: 6064: 5966: 5933: 5846: 5799: 5759: 5721: 5667: 5338: 5290: 5240: 5180: 5112: 5085: 5058: 5031: 5004: 4845: 4797: 4751: 4704: 4664: 4624: 4443: 4390: 4346: 4313: 4261: 4202: 4148: 4096: 4039: 4030:Distance correlation 3871: 3854:distance correlation 3848:Distance correlation 3684: 3604: 3575: 3511: 3487: 3458: 3433: 3413: 3225: 2992: 2891: 2855: 2807: 2531: 2312: 2281: 2261: 2217: 2173: 2129: 2082: 2046: 1530: 1393: 1139: 907: 794: 749: 704: 469: 246: 29:distance correlation 9468:2014arXiv1310.2926S 9244:1895RSPS...58..240P 9174:10.1214/09-AOAS312B 9115:1912vamu.book.....G 9097:10.1214/09-AOAS312A 8558:Brownian covariance 8487: 8456: 8393: 7834:distance covariance 7693:distance covariance 7676:{\displaystyle X,Y} 7512:{\displaystyle X,Y} 6763: 5368: 5257: 4337:Distance covariance 3858:distance covariance 3808: 3731: 3701: 3472:{\displaystyle X''} 3082: 3051: 2772: 2741: 1124:, and suppose that 1098:distance covariance 924: 183: = 1, 2, ..., 153:Distance covariance 134:distance covariance 39:between two paired 33:distance covariance 16:Statistical measure 9503:2019-09-13 at the 9476:10.1214/14-AOS1255 9355:10.1214/09-AOAS312 8828:to yield stronger 8801: 8681: 8601: 8560:and is denoted by 8493: 8467: 8436: 8373: 8346: 8230: 7963: 7915: 7895: 7875: 7818: 7798: 7768: 7730: 7673: 7647: 7588: 7541: 7509: 7480: 7346: 7326: 7306: 7169: 7149: 7122: 7059: 6990: 6970: 6950: 6930: 6910: 6883: 6860: 6823: 6749: 6729: 6709: 6677: 6657: 6624: 6591: 6541: 6509: 6483: 6426: 6406: 6386: 6351: 6349: 6026: 5941: 5911: 5830: 5783: 5745: 5698: 5650: 5648: 5354: 5321: 5276: 5243: 5210: 5164: 5098: 5071: 5044: 5017: 4988: 4829: 4783: 4734: 4690: 4650: 4610: 4427: 4376: 4321: 4308:orthonormal matrix 4288: 4239: 4178: 4132: 4082: 3989: 3812: 3788: 3787: 3770: 3717: 3687: 3660: 3590: 3561: 3493: 3469: 3447:{\displaystyle X'} 3444: 3419: 3396: 3097: 3060: 3029: 2913: 2877: 2841: 2790: 2750: 2719: 2490:‖, ‖ 2465: 2287: 2267: 2247: 2246: 2203: 2202: 2159: 2158: 2115: 2114: 2069: 2068: 2023: 2021: 1510: 1365: 1041: 910: 819: 818: 774: 773: 729: 728: 687: 445: 443: 189:statistical sample 98: 25:probability theory 9429:(12): 2278–2282. 9213:10.1214/12-AOP803 9105:Gini, C. (1912). 8848:Distance skewness 8830:statistical power 7918:{\displaystyle X} 7898:{\displaystyle X} 7683:are independent. 7602:to a subset of a 7329:{\displaystyle Y} 7172:{\displaystyle X} 7159:is finite, i.e., 6993:{\displaystyle d} 6953:{\displaystyle X} 6933:{\displaystyle Y} 6913:{\displaystyle X} 6808: 6806: 6429:{\displaystyle Y} 6409:{\displaystyle X} 5712:Distance variance 5576: 5420: 3984: 3983: 3842:distance variance 3772: 3769: 3422:{\displaystyle X} 3216:distance variance 3206:are independent. 2774: 2592: 2290:{\displaystyle Y} 2270:{\displaystyle X} 961: 807: 762: 717: 673: 650: 627: 565: 542: 519: 208:distance matrices 126:distance variance 77:Several sets of ( 9537: 9487: 9461: 9452:(6): 2382–2412. 9438: 9415: 9413: 9403: 9394:(4): 1303–1308. 9376: 9366: 9349:(4): 1236–1265. 9331: 9313: 9304:(6): 2769–2794. 9290: 9288: 9287: 9282:. 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Index

statistics
probability theory
dependence
random vectors
dimension
independent
Pearson's correlation
random variables
statistical test
permutation test

correlation
Pearson correlation coefficient
Gåbor J. Székely
correlation
energy distances
moments
Pearson product-moment correlation coefficient
statistical sample
distance matrices
distances
Euclidean norm
grand mean
R
covariance
L norm
characteristic function
characteristic functions
independent and identically distributed random variables
expected value

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