Доведіть, що максимальний розподіл ентропії з фіксованою матрицею коваріації є гауссом


13

Я намагаюсь скрутити наступний доказ того, що у Гауса є максимальна ентропія.

Як має значення зірковий крок? Конкретна коваріація фіксує лише другий момент. Що відбувається з третім, четвертим, п'ятим моментами тощо?

введіть тут опис зображення

Відповіді:


13

Зірковий крок дійсний, оскільки (a) і мають однаковий нульовий і другий моменти, і (b) є поліноміальною функцією компонентів , члени яких мають загальні градуси або .q log ( p ) x 0 2pqlog⁡(p)x02


Потрібно знати лише дві речі про багатоваріантний нормальний розподіл з нульовим середнім:

  1. x = ( x 1 , x 2 , … , x n ) C p i j log ( p ( x ) ) = C + n ∑ i , j = 1 p i jlog⁡(p) - квадратична функція без лінійних доданків . Зокрема, є константи і для якихx=(x1,x2,…,xn) Cpij

    log⁡(p(x))=C+∑i,j=1npijxixj.

    (Звичайно, і можна записати через , але ця деталь не має значення.)p i j ΣCpijΣ

  2. Σ дає другий момент розподілу. Тобто,

    Σij=Ep(xixj)=∫p(x)xixjdx.

Ми можемо використовувати цю інформацію для опрацювання інтегралу:

∫(q(x)−p(x))log⁡(p(x))dx=∫(q(x)−p(x))(C+∑i,j=1npijxixj)dx.

Він розбивається на суму двох частин:

  • ∫(q(x)−p(x))Cdx=C(∫q(x)dx−∫p(x)dx)=C(1−1)=0 , оскільки і і - функції щільності ймовірності.qp

  • ∫(q(x)−p(x))∑i,j=1npijxixjdx=∑i,j=1npij∫(q(x)−p(x))xixjdx=0 оскільки кожен з інтегралів праворуч сторона, та , має те саме значення (дотепно, ). Це те, що призначене сказати зауваження "дають ті самі моменти квадратичної форми".∫q(x)xixjdx∫p(x)xixjdxΣij

Результат випливає негайно: оскільки , робимо висновок що∫(q(x)−p(x))log⁡(p(x))dx=0∫q(x)log⁡(p(x))dx=∫p(x)log⁡(p(x))dx.


1

Я думаю, що трапляється так, що у інтегралах як (4.27), так і (4.28) у вас є і множення доданків на форму (тому що - це нормальна щільність , коли ви берете журнал, ви отримуєте саме такі умови з експонента плюс константи). Але тоді умови теореми гарантує , що ті члени , помножених або з інтегрувати в той же значення.p ( x ) σ i j x i x j p ( x ) p ( x ) q ( x )q(x)p(x)σijxixjp(x)p(x)q(x)

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.