更改

跳到导航 跳到搜索
添加930字节 、 2025年11月1日 (六) 23:40
第106行: 第106行:     
==== 冗余信息公理 ====
 
==== 冗余信息公理 ====
−
单调性(非负性为引理):定理1.I(S=s;A)是非负的。证明。I(S=s;A)=D(p(ajs)p(a))≥0其中D是Kullback-Leibler距离,最后一步来自信息不平等([15],第26页)。引理1.I(S=s;A)在格〈P(R),≤〉上单调递增。10证明。考虑集合A和B,其中A包含于B且C属于R。令C=B\A=.然后我们有.定理2。Imin在格〈A(R),≤〉上单调增加。证明。我们通过反证法进行论证。假设存在Q,A(R)满足Q〈且Imin(S;)<Imin(S;Q)。根据公式(3),必然存在B使得对于某个结果s S和所有AQ,都有I(S=s;B)<I(S=s;A)。因此,根据引理1可知不存在A Q使得A≤B。然而由于假设Q〈,必然存在A Q使得A≤B。
+
单调性(非负性为引理):
 +
\begin{lemma}
 +
$I(S=s;\mathbf{A})$ 非负。
 +
\end{lemma}
 +
\begin{proof}
 +
\[
 +
I(S=s;\mathbf{A})
 +
=D\!\bigl(p(\mathbf{a}|s)\bigm\|p(\mathbf{a})\bigr)
 +
\ge 0,
 +
\]
 +
其中 $D$ 为 Kullback-Leibler 距离,最后一步由信息不等式得出 \cite{cover2006elements}。
 +
\end{proof}
 +
 
 +
\begin{lemma}
 +
$I(S=s;\mathbf{A})$ 在格 $\langle\mathcal{P}(\mathbf{R}),\subseteq\rangle$ 上单调递增。
 +
\end{lemma}
 +
\begin{proof}
 +
设 $\mathbf{A}\subset\mathbf{B}\subseteq\mathbf{R}$,令 $\mathbf{C}=\mathbf{B}\setminus\mathbf{A}\neq\emptyset$。
 +
则
 +
\begin{align*}
 +
I(S=s;\mathbf{B})-I(S=s;\mathbf{A}})
 +
=&\sum_{\mathbf{b}}p(\mathbf{b}|s)\log\frac{p(s,\mathbf{b})}{p(s)p(\mathbf{b})}
 +
-\sum_{\mathbf{a}}p(\mathbf{a}|s)\log\frac{p(s,\mathbf{a})}{p(s)p(\mathbf{a})}\\[2mm]
 +
=&\sum_{\mathbf{a},\mathbf{c}}p(\mathbf{a},\mathbf{c}|s)
 +
\log\frac{p(s|\mathbf{a},\mathbf{c})}{p(s|\mathbf{a})}
 +
\ge 0.\qedhere
 +
\end{align*}
 +
\end{proof}
 +
 
 +
\begin{theorem}
 +
$I_{\min}$ 在冗余格 $\langle\mathcal{A}(\mathbf{R}),\preccurlyeq\rangle$ 上单调递增。
 +
\end{theorem}
 +
\begin{proof}
 +
反证法。假设存在 $\alpha\prec\beta$ 使得 $I_{\min}(S;\beta)<I_{\min}(S;\alpha)$。
 +
则由式 (3),存在 $\mathbf{B}\in\beta$ 及 $s\in S$ 使得对所有 $\mathbf{A}\in\alpha$ 都有
 +
$I(S=s;\mathbf{B})<I(S=s;\mathbf{A})$。
 +
由引理 2,不存在 $\mathbf{A}\in\alpha$ 满足 $\mathbf{A}\subseteq\mathbf{B}$;
 +
然而由 $\alpha\prec\beta$ 的定义,这样的 $\mathbf{A}$ 必须存在,矛盾。
 +
\end{proof}
 
对称性:
 
对称性:
−
根据分布的对称性可知,R1和R2必须提供关于S的相同信息量。实际 上 , 这 一 点 很 容 易 验 证 :I(S;R1)= I(S;R2>)=-31 记录31 −32 记录32
+
由分布的对称性可知,<math>R_{1}</math> 与 <math>R_{2}</math> 必须提供相同量的信息。
−
.self-identity:
+
确实可验证:
−
对于所有Ai,互信息均小于或等于I(S;Ai),当且仅当对所有i和j以及所有s∈S时,I(S=s;Ai)= I(S = s;Aj)成立。正如预期,冗余信息量被每个信源提供的信息所限制——当且仅当所有信源对S提供完全相同的信息时,两者相等。与前一特性密切相关的是:对于给定信源A,与A冗余的信息量在互信息I(S;{A})= I(S;A)时达到最大值。换句话说,通过“自冗余”机制实现冗余信息最大化,这类似于互信息由自信息I(S;S)=H(S)实现最大化的特性
+
\[
 +
I(S;R_{1})=I(S;R_{2})
 +
=-\tfrac{1}{3}\log\tfrac{1}{3}-\tfrac{2}{3}\log\tfrac{2}{3}.
 +
\]
 +
self-identity:
 +
\item 第二,对所有 <math>\mathbf{A}_{i}</math>都有 <math>I_{\min}\le I(S;\mathbf{A}_{i})</math>,且等号成立当且仅当对所有 <math>i,j</math>和所有 <math>s\in S</math>都有 <math>I(S=s;\mathbf{A}_{i})=I(S=s;\mathbf{A}_{j})</math>。
 +
因此,冗余信息量自然地被每个源所提供的信息量上界约束,且当所有源提供完全相同信息时达到该界。
 +
\item 最后,与上一条密切相关,对给定源 <math>\mathbf{A}</math>,与<math> \mathbf{A}</math>冗余的信息量最大为<math>I_{\min}(S;\{\mathbf{A}\})=I(S;\mathbf{A})</math>。
 +
换言之,冗余信息被“自冗余”最大化,这类似于互信息被自信息 <math>I(S;S)=H(S)</math> 最大化的性质。
 +
\end{itemize}
    
==== 其余信息原子计算 ====
 
==== 其余信息原子计算 ====
5,443

个编辑

导航菜单