什么时候条件熵 H(X|Y) 等于无条件熵 ?
当且仅当随机变量 X 和 Y 统计独立时,条件熵 H(X|Y) 等于无条件熵 。在这种情况下,知道 Y 不提供关于 X 的任何信息,因此不确定性保持不变。
适用条件
- X 和 Y 是离散随机变量。
理解与推导
- 回顾界限 (X|Y) ≤ 。
- 识别 H(X|Y) = 的上界情况。
- 认识到这种等式恰好对所有 y 满足条件分布 p(x|y) 等于边缘分布 时成立。
- 得出该条件定义了 X 和 Y 之间的统计独立性。
例子
讲师陈述:“我们可能会发现给定 Y 的 X 的条件熵与 X 的无条件熵相同,如果我们的变量 X 和 Y 是独立的,情况就是这样”。
容易误解的地方
- 假设 H(X|Y) = 意味着 X 和 Y 之间存在强相关性。
- 认为独立性意味着 H(X|Y) = 0,而实际上独立性意味着条件作用不会减少熵。
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相关问题
认识概念↗
条件熵 H(X|Y) 衡量在观察到另一个随机变量 Y 之后,关于随机变量 X 的平均剩余不确定性或惊讶程度。它被定义为条件自信息 h(x|y) 在 X 和 Y 的联合分布上的期望值。
适用条件:X 和 Y 是离散随机变量。;求和是在联合字母表 上进行的。
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理解原因↗
联合熵 不等于 ,因为将边缘熵相加会重复计算变量之间共享的互信息 I(X;Y)。正确的关系是 (X;Y)。
适用条件:X 和 Y 是可能共享信息的随机变量(即它们不一定独立)。
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认识概念↗
当条件熵 H(X|Y) 为零时,意味着一旦知道 Y,关于 X 就没有剩余的不确定性或惊讶。这表明 X 是 Y 的确定性函数,因此关于 X 的所有信息都完全包含在 Y 中。
适用条件:X 和 Y 是离散随机变量。
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掌握方法↗
条件熵是 X 和 Y 的联合熵与 Y 的边缘熵之差。这种关系由熵链式法则表示:H(X|Y) = 。
适用条件:X 和 Y 是具有良好定义的联合熵和边缘的离散随机变量。
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理解原因↗
条件熵 H(X|Y) 被 (X|Y) ≤ 所界定,因为学习 Y 的值提供了只能减少或保持不变的关于 X 的平均不确定性的信息;它在平均意义上不能增加不确定性。
适用条件:X 和 Y 是离散随机变量。
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