この非標準バージョンの東の不平等の証拠は何ですか?


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DworkらによるBoosting and Differential Privacyの付録B では、著者は以下の結果を証拠なしに述べており、それをAzumaの不等式と呼んでいます。

レッツ、このようなすべてのためにその実数値確率変数も、C1,,Cki[k]

  1. Pr[|Ci|α]=1
  2. すべてのに対して、\ text {E} [C_i \ mid C_1 = c_1 、\ドット、C_ {I - 1} = C_ {I - 1}] \当量\ベータE [ C I | C 1 = C 1... C I - 1 = C I - 1 ] β(c1,,ci1)Supp(C1,,Ci1)E[CiC1=c1,,Ci1=ci1]β

次いで、すべてのためz>0、我々はPr[i=1kCi>kβ+zkα]ez2/2

これを証明するのに問題があります。東の不平等標準バージョンはこう言います:

仮定{X0,X1,,Xk}マーチンゲールがあり、かつ|XiXi1|γiほぼ確実です。次に、すべてのt>0Pr[Xkt]exp(t2/(2i=1kγi2))ます。

Dworkらが述べた東の不等式のバージョンを証明するために、およびを取る必要があると考えました。。そうはマルチンゲールだと思います。しかし、言えることはほぼ間違いないでしょう?この2つの要因は問題を引き起こします。置換後、 2/2。これは、Dworkらが述べた結論よりも弱い。X i = X i 1 + C iE [ C iC 1C 2C i 1 ] { X 0X k } | X iX i 1 | 2 α Prは[ ΣのK iは= 1X0=0Xi=Xi1+CiE[CiC1,C2,,Ci1]{X0,,Xk}|XiXi1|2αPr[i=1kCi>kβ+zk2α]ez2/2

私が見逃している簡単なトリックはありますか?Dworkらによる声明です。2の因子が欠落していますか?


論文の声明は真実ですが、東の不平等の「通常の」バージョンからは続きません。問題は、通常のステートメントはを想定しているが、同じ長さの区間はすべてそうであることです。対称間隔を仮定する理由はありません。XiXi1[a,a]
トーマスは

回答:


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参照が見つからないため、ここで証明をスケッチします。

定理。ましょう本当の確率変数であることを。ましょう定数で。すべてのに対してとすべてのがサポートしているとします、 我々は持っています1NB 1B N I { 1 N } X 1xはI - 1X 1X I 1バツ1バツna1anb1bn{1n}バツ1バツ1バツ1バツ1

  1. E[バツ|バツ1=バツ1バツ1=バツ1]0および
  2. P[バツ[ab]]=1

次に、すべての、P [ N Σ I = 1 X IT ]EXP - 2 T 2t0

P[i=1nXit]exp(2t2i=1n(biai)2).

証明。定義。我々は主張すべてのおよびについて、 仮定により、およびサポートするすべてのYi=j=1iXj

(*)i{1,,n} λ0     E[eλYi]e18λ2j=1i(bjaj)2.
iλ
E[eλYi]=E[eλYi1eλXi]=E[eλYi1E[eλXi|Yi1]].
μ(yi1):=E[Xi|Yi1=yi1]0P[Xi[ai,bi]]=1yi1Yi1。(注意してください。)したがって、Hoeffdingの補題により、すべてのおよびすべてののサポート。以来、すべてのため、我々は、、 ここで、誘導により上記のクレーム(*)が得られます。Yi1=X1++Xi1
E[eλXi|Yi1=yi1]eλμ(yi1)+18λ2(biai)2
yi1Yi1λRμ(yi1)0λ0
E[eλYi]E[eλYi1e0+18λ2(biai)2].

ここで、マルコフの不等式をに適用し、クレーム(*)を使用します。すべてのについて、 最後に、を設定して、右辺式を最小化し、結果を取得します。eλYnt,λ>0

P[i=1nXit]=P[Ynt]=P[eλYneλt]E[eλYn]eλte18λ2i=1n(biai)2eλt.
λ=4ti=1n(biai)2

私のコメントで述べたように、これと東の不平等の「通常の」声明の重要な違いは、ではなく必要と。前者を使用すると柔軟性が高まり、場合によっては2分の1になります。Xi[ai,bi]Xi[a,a]

プルーフ内のランダム変数はあることに注意してください。あなたはマーチンゲール取ることによって東の不等式の通常のバージョンを取得することができる、設定と(ここで、)、上記の結果を適用します。YiY1,,YnXi=YiYi1[ai,bi]=[ci,ci]P[|YiYi1|ci]=1


証拠の最初の行では、それはおそらくあるべきで(上のように和の結合はなく)...Yi=j=1iXjin
ドゥーガル

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この証明は、DubhashiとPanconesiによるモノグラフにも記載されています。
クリストファーアーンスフェルトハンセン

@KristofferArnsfeltHansen:すばらしい。リンクはありますか?
トーマスは
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