第二次作業

2022-09-04 06:21:12 字數 923 閱讀 4697

1.設x是乙個隨機變數,取值範圍是乙個包含m個字母的符號集。證明0<=h(x)<=log2m。

答:  當m=1時,則p(x)=1,此時

h(x)=-∑(p(x1)*p(x1))

=-1*(1/1)*log21=0

h(x)最小;

當m>1時,概率相等,都為p(xi),此時

h(x)=-∑p(xi)*logp(xi)

=-m*(1/m)*log2m=log2m

h(x)最大;

所以 0≤h(x)≤log2m

2.證明如果觀察到乙個序列的元素為iid分布,則該序列的熵等於一階熵。

答:設序列,gn=-∑∑...∑p(x1=ai1,x2=ai2,......x1=ain

)logp(x1=ai1,x2=ai2,......x1=ain

)每個元素獨立同分布,所有 gn=-n∑p(x1=ai)*logp(x1=ai)

h=-∑p(x1)*logp(x1) 

綜上命題即得證。

3.給定符號集a=,求以下條件下胡一階熵:

(a)p(a1)=p(a2)=p(a3)=p(a4)=1/4

h(a)=-4×1/4 log(1/4)

=-log(1/4)=2 bit/字元

(b)p(a1)=1/2, p(a2)=1/4, p(a3)=p(a4)=1/8

h(b)=-1/2 log(1/2)-1/4 log(1/4)-2×1/8 log(1/8)

=1/2+1/2+3/4=1.75 bit/字元

(c)p(a1)=0.505, p(a2)=1/4, p(a3)=1/8, p(a4)=0.12

h(c)=-0.505 log(0.505)-1/4 log(1/4)-1/8 log(1/8)-0.12 log(0.12)

=0.15+1/2+3/8+0.11=1.135 bit/字元

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