固定共分散行列の最大エントロピー分布がガウス分布であることを証明します


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ガウスが最大エントロピーを持っているという次の証拠について頭を動かそうとしています。

スター付きのステップはどのように意味がありますか?特定の共分散は、2番目の瞬間のみを修正します。3番目、4番目、5番目の瞬間などはどうなりますか?

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回答:


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(a)とqは同じゼロ次モーメントと2次モーメントを持ち、(b)log (p )はxの成分の多項式関数であり、その項の合計次数は0または2であるため、スター付きステップは有効です。pqログ⁡(p)バツ02


平均がゼロの多変量正規分布について知っておく必要があるのは、次の2つだけです。

  1. は、線形項のない x = (x 1、x 2、… 、x n)の2次関数です。具体的には、 log (p (x))= C + n ∑ i 、j = 1 p i jの定数 Cと p i jがありますログ⁡(p)バツ=(バツ1、バツ2、…、バツn) Cp私j

    ログ⁡(p(バツ))=C+∑私、j=1np私jバツ私バツj。

    (もちろんとp i jはΣで記述できますが、この詳細は重要ではありません。)Cp私jΣ

  2. は、分布の2次モーメントを示します。すなわち、 Σ I J = E P(X I 、X 、J)= ∫ P (X)Σ

    Σij=Ep(xixj)=∫p(x)xixjdx.

私たちはこの情報を使って不可欠なことを解決することができます。

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

2つの部分の合計に分割されます。

  • ∫(q(バツ)−p(バツ))Cdバツ=C(∫q(バツ)dバツ−∫p(バツ)dバツ)=C(1−1)=0qp

  • ∫(q(x)−p(x))∑i,j=1npijxixjdx=∑i,j=1npij∫(q(x)−p(x))xixjdx=0∫q(x)xixjdx∫p(x)xixjdxΣij

∫(q(x)−p(x))log⁡(p(x))dx=0∫q(バツ)ログ⁡(p(バツ))dバツ=∫p(バツ)ログ⁡(p(バツ))dバツ。


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起こるのは、(4.27)と(4.28)の両方の積分で、 q(バツ) そして p(バツ) フォームの項の乗算 σ私jバツ私バツj (なぜなら p(バツ)は、通常の密度です。ログを取得すると、指数と定数からそのような種類の項を取得できます。ただし、定理の条件により、これらの項に次のいずれかが乗算されます。p(バツ) の q(バツ) 同じ値に統合します。

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