Как энтропия зависит от местоположения и масштаба?


14

Энтропии непрерывного распределения с функцией плотности f определяются как негатив ожидания log⁡(f), и , следовательно , равны

Hf=−∫−∞∞log⁡(f(x))f(x)dx.

Мы также говорим, что любая случайная величина X , распределение которой имеет плотность f имеет энтропию Hf. (Этот интеграл является четким, даже если f имеет нули, потому что log⁡(f(x))f(x) можно принять равным нулю при таких значениях.)

Когда X и Y являются случайными переменными, для которых Y=X+μ ( μ является константой), Y называется версией X смещенной на μ. Точно так же, когда Y=Xσ ( σ - положительная постоянная), Y называется версией X масштабированной по σ.Объединение шкалы со сдвигом дает Y=Xσ+μ.

Эти отношения встречаются часто. Например, изменение единиц измерения X сдвигает и масштабирует его.

Как энтропия Y=Xσ+μ связана с энтропией X?

Ответы:


17

Поскольку элемент вероятности X равен f(x)dx, изменение переменной y=xσ+μ эквивалентно x=(y−μ)/σ, откуда

f(x)dx=f(y−μσ)d(y−μσ)=1σf(y−μσ)dy

отсюда следует , что плотность Y является

fY(y)=1σf(y−μσ).

Следовательно, энтропия Y является

H(Y)=−∫−∞∞log⁡(1σf(y−μσ))1σf(y−μσ)dy

которая, при изменении переменной обратно к x=(y−μ)/σ, производит

H(Y)=−∫−∞∞log⁡(1σf(x))f(x)dx=−∫−∞∞(log⁡(1σ)+log⁡(f(x)))f(x)dx=log⁡(σ)∫−∞∞f(x)dx−∫−∞∞log⁡(f(x))f(x)dx=log⁡(σ)+Hf.

f(x)dx

Вывод

Y=Xσ+μXlog⁡(σ).

σ≥1log⁡(σ).


μσ(μ,σ)μ=0σ=1.

log⁡(f(x))=−12log⁡(2π)−x2/2,

откуда

H=−E[−12log⁡(2π)−X2/2]=12log⁡(2π)+12.

(μ,σ)log⁡σ

H=12log⁡(2π)+12+log⁡(σ)=12log⁡(2πeσ2)

как сообщает Википедия .

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.