เอนโทรปีขึ้นอยู่กับสถานที่ตั้งและขนาด


14

เอนโทรปีของการกระจายอย่างต่อเนื่องที่มีฟังก์ชั่นความหนาแน่นถูกกำหนดให้เป็นเชิงลบของความคาดหวังของและดังนั้นจึงเท่ากับflog(f),

Hf=log(f(x))f(x)dx.

นอกจากนี้เรายังบอกว่าใด ๆ ตัวแปรสุ่มที่มีการกระจายมีความหนาแน่นมีเอนโทรปี (อินทิกรัลนี้ถูกนิยามไว้อย่างดีแม้เมื่อมีค่าศูนย์เนื่องจากสามารถถูกทำให้เท่ากับศูนย์ที่ค่าดังกล่าว)XfHf.flog(f(x))f(x)

เมื่อและเป็นตัวแปรสุ่มที่ (เป็นค่าคงที่)ถูกกล่าวว่าเป็นเวอร์ชันของเลื่อนโดย ในทำนองเดียวกันเมื่อ (เป็นค่าคงที่ในเชิงบวก)ถูกกล่าวว่าเป็นเวอร์ชันของปรับขนาดโดยการรวมสเกลกับการเลื่อนทำให้XYY=X+μμYX μ.Y=XσσYX σ.Y=Xσ+μ.

ความสัมพันธ์เหล่านี้เกิดขึ้นบ่อยครั้ง ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนหน่วยของการวัดของกะและสเกลมันX

เอนโทรปีของเกี่ยวข้องกับของY=Xσ+μX?

คำตอบ:


17

เนื่องจากความน่าจะเป็นองค์ประกอบของคือการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรเทียบเท่ากับมาจากXf(x)dx,y=xσ+μx=(yμ)/σ,

f(x)dx=f(yμσ)d(yμσ)=1σf(yμσ)dy

มันตามมาว่าความหนาแน่นของคือY

fY(y)=1σf(yμσ).

ดังนั้นเอนโทรปีของคือY

H(Y)=log(1σf(yμσ))1σf(yμσ)dy

ซึ่งเมื่อเปลี่ยนตัวแปรกลับไปเป็นจะสร้างx=(yμ)/σ,

H(Y)=log(1σf(x))f(x)dx=(log(1σ)+log(f(x)))f(x)dx=log(σ)f(x)dxlog(f(x))f(x)dx=log(σ)+Hf.

การคำนวณเหล่านี้ใช้คุณสมบัติพื้นฐานของลอการิทึมความเป็นเส้นตรงของการรวมและความจริงที่ว่ารวมเข้ากับเอกภาพf(x)dx

บทสรุปคือ

เอนโทรปีของคือเอนโทรปีของ plusY=Xσ+μXlog(σ).

ในคำพูดการเปลี่ยนตัวแปรสุ่มไม่เปลี่ยนเอนโทรปี (เราอาจคิดว่าเอนโทรปีขึ้นอยู่กับค่าของความหนาแน่นของความน่าจะเป็น แต่ไม่ได้อยู่ที่ค่าเหล่านั้นเกิดขึ้น) ในขณะที่ปรับตัวแปร (ซึ่งสำหรับ "เหยียด" หรือ "เปื้อน" ออกไป) เพิ่มเอนโทรปีโดย สิ่งนี้สนับสนุนสัญชาตญาณว่าการแจกแจงแบบเอนโทรปีสูงคือ "กระจายตัวมากขึ้น" มากกว่าการกระจายแบบเอนโทรปีต่ำσ1log(σ).


จากผลของผลลัพธ์นี้เรามีอิสระที่จะเลือกค่าที่สะดวกสบายของและเมื่อคำนวณเอนโทรปีของการแจกแจงใด ๆ ตัวอย่างเช่นเอนโทรปีของการแจกแจงแบบปกติสามารถพบได้โดยการตั้งค่าและลอการิทึมของความหนาแน่นในกรณีนี้คือμσ(μ,σ)μ=0σ=1.

log(f(x))=12log(2π)x2/2,

จากไหน

H=E[12log(2π)X2/2]=12log(2π)+12.

ดังนั้นเอนโทรปีของการแจกแจงปรกติทำได้ง่าย ๆ โดยการเพิ่มให้กับผลลัพธ์นี้ทำให้(μ,σ)logσ

H=12log(2π)+12+log(σ)=12log(2πeσ2)

ขณะที่รายงานจากวิกิพีเดีย

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.