เอนโทรปีของการกระจายที่มีเสียงดัง


9

สมมติว่าเรามีฟังก์ชั่น f:Z2n→R ดังนั้น

∀x∈Z2nf(x)∈{12n,22n,…,2n2n},
และ f คือการกระจายคือ ∑x∈Z2nf(x)=1.

เอนโทรปีของแชนนอน f ถูกกำหนดไว้ดังนี้:

H(f)=−∑x∈Z2nf(x)log⁡(f(x)).

ปล่อย ϵใจเย็น ๆ สมมติว่าเราได้รับϵรุ่นที่มีเสียงดังของ f(x)คือเราได้รับฟังก์ชั่น f~:Z2n→R ดังนั้น |f~(x)−f(x)|<ϵ สำหรับทุกคน x∈Z2n. ผลกระทบของเสียงรบกวนที่มีต่อเอนโทรปีคืออะไร? นั่นคือเราสามารถผูกมัดH(f~) โดยฟังก์ชัน "สมเหตุสมผล" ของ ϵ และ H(f)เช่น:

(1−ϵ)H(f)<H(f~)<(1+ϵ)H(f),
หรือแม้กระทั่ง,
(1−ϵcn)dH(f)<H(f~)<(1+ϵcn)dH(f),
สำหรับค่าคงที่บางค่า c,d.

แก้ไข: พยายามรับความรู้สึกถึงผลกระทบของเสียงรบกวนที่มีต่อเอนโทรปีของแชนนอนสารเติมแต่งที่ "สมเหตุสมผล" ใด ๆ H(f~) ก็จะน่าสนใจมาก

คำตอบ:


8

ขอบเขตดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ พิจารณากรณีที่f คือการกระจายที่สม่ำเสมอในบางชุด S ขนาด 2δ⋅nและปล่อยให้ f~ เป็นการกระจายตัวที่มีความน่าจะเป็น δ เอาท์พุตองค์ประกอบที่กระจายอย่างสม่ำเสมอของ Sและมิฉะนั้นจะส่งออกสตริงที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ

ไม่ยากที่จะเห็นว่าคุณจะได้รับจาก f ถึง f~ คุณต้องการเสียงรบกวนมากที่สุด (1−δ)⋅2−δ⋅n. อย่างไรก็ตามH(f)=δ⋅n ในขณะที่ H(f~)≈(1−δ+δ2)⋅n. ดังนั้นคุณจะได้รับความแตกต่าง(1−δ)2⋅n สำหรับขนาดเล็กโดยพลการ δ สำหรับเสียงรบกวนต่ำมาก

โดยเฉพาะคุณสามารถตั้งค่า δ=log⁡(1/ε)nและรับเสียงรบกวน ε และความแตกต่างเอนโทรปี ≈n−2log⁡(1/ε).


1
คุณหมายถึงประมาณ ϵnใช่มั้ย ไม่ว่าในกรณีใดฉันคิดว่ามันอาจช่วยให้ผู้ถามตอบคำถามเกี่ยวกับสารเติมแต่งได้เช่นกันและไม่ใช่เพียงแค่ข้อผูกมัดซึ่งกันและกัน (ฉันรู้ว่าเขาถามโดยเฉพาะเกี่ยวกับการคูณ)
— Dana Moshkovitz

ขอบคุณสำหรับการแก้ไข ฉันไม่รู้ว่าคำตอบสำหรับสารเติมแต่งที่ถูกผูกไว้คืออะไร
— หรือเมียร์

ขอบคุณสำหรับคำตอบหรือ! มันเป็นความหวังที่จะได้รับการผูกมัดแบบมัลติฟังก์ชันบนเอนโทรปี0. อย่างไรก็ตามฟังก์ชั่นที่มีค่าเอนโทรปีมากกว่า 0 เป็นเท่าไหร่? เป็นไปได้ไหมที่จะมีข้อ จำกัด เช่นนั้น?

@DanaMoshkovitz - กรณีของขอบเขตของสารเติมแต่งนั้นเกี่ยวข้องกันมาก ฉันจะเพิ่มลงในคำถาม ขอบคุณที่ชี้นำ!

@OrMeir - การปรับตัวอย่างเล็กน้อยของคุณจะให้ฟังก์ชันที่ขัดแย้งกับประเภทของการคูณแบบแรกที่ฉันขอ (แม้สำหรับฟังก์ชั่นด้วย H(f)≠0) อย่างไรก็ตามฉันไม่สามารถหาตัวอย่างเช่นสำหรับชนิดที่สองของขอบเขตการคูณที่ฉันถามเกี่ยวกับ (สมมติว่า H(f)≠0) ความคิดใด ๆ
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.