X=[l X^(1) X^(2) ]
where
X^(1)=[l X1 X2 ] and X^(2)=[l X3 X4 X5 ]
Let Sigma be the covariance matrix of X with general element sigmai k. Partition Sigma into the covariance matrices of X^(1) and X^(2) and the covariance matrix of an element of X^(1) and an element of X^(2).

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão apresenta um vetor dividido em duas partes: com dois componentes ( e ) e com três componentes ( , e ). O que a gente precisa fazer é dividir a matriz de covariância dessa em blocos que correspondem às covariâncias dentro de , dentro de e entre e . Para isso, vamos usar o conceito de matrizes de covariância e como elas podem ser organizadas em blocos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma matriz de covariância. A matriz de contém todas as variâncias e covariâncias entre os componentes de . Cada elemento representa a covariância entre e .

Passo 3

Agora, como a está dividida em e , vamos organizar em blocos. Imagine uma matriz grande dividida em quatro partes:
  1. O bloco superior esquerdo será a matriz de covariância de , ou seja, as covariâncias entre e .
  2. O bloco inferior direito será a matriz de covariância de , que inclui as covariâncias entre , e .
  3. Os blocos superior direito e inferior esquerdo serão as matrizes de covariância entre e .

Passo 4

Vamos denotar:
  • como a matriz de covariância de
  • como a matriz de covariância de
  • e como as matrizes de covariância entre e

Passo 5

A matriz Sigma = Sigma^(1) & Sigma^(12) Sigma^(21) & Sigma^(2) então fica organizada assim:

Passo 6

Vamos detalhar cada bloco:
  • Sigma^(1) = sigma11 & sigma12 sigma21 & sigma22 é uma matriz Sigma^(2) = sigma33 & sigma34 & sigma35 sigma43 & sigma44 & sigma45 sigma53 & sigma54 & sigma55 com as variâncias de e na diagonal e a covariância entre eles fora da diagonal:
  • é uma matriz com as variâncias de , e na diagonal e as covariâncias entre eles fora da diagonal:

Passo 7

As matrizes Sigma^(12) = sigma13 & sigma14 & sigma15 sigma23 & sigma24 & sigma25 e Sigma^(21) = (Sigma^(12))^T = sigma31 & sigma32 sigma41 & sigma42 sigma51 & sigma52 representam as covariâncias entre cada componente de e cada componente de . Como é a transposta de , podemos focar em definir apenas :
E então,

Passo 8

Com tudo isso organizado, a matriz de covariância Sigma = sigma11 & sigma12 & sigma13 & sigma14 & sigma15 sigma21 & sigma22 & sigma23 & sigma24 & sigma25 sigma31 & sigma32 & sigma33 & sigma34 & sigma35 sigma41 & sigma42 & sigma43 & sigma44 & sigma45 sigma51 & sigma52 & sigma53 & sigma54 & sigma55 completa fica:
E já está dividida nos blocos que queríamos!

Resposta

A matriz de covariância Sigma = Sigma^(1) & Sigma^(12) Sigma^(21) & Sigma^(2) dividida em blocos é:
Sigma^(1) = sigma11 & sigma12 sigma21 & sigma22 , Sigma^(2) = sigma33 & sigma34 & sigma35 sigma43 & sigma44 & sigma45 sigma53 & sigma54 & sigma55
Onde:
Sigma^(12) = sigma13 & sigma14 & sigma15 sigma23 & sigma24 & sigma25 , Sigma^(21) = (Sigma^(12))^T = sigma31 & sigma32 sigma41 & sigma42 sigma51 & sigma52

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