In che modo l'entropia dipende dalla posizione e dalla scala?


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L' entropia di una distribuzione continua con funzione di densità f è definito come il negativo della aspettativa di log⁡(f), e quindi è uguale a

Hf=−∫−∞∞log⁡(f(x))f(x)dx.

Diciamo anche che qualsiasi variabile casuale X cui distribuzione ha densità f ha entropia Hf. (Questo integrale è ben definito anche quando f ha zeri, perché log⁡(f(x))f(x) può essere portato a zero uguale a tali valori.)

Quando X e Y sono variabili casuali per le quali Y=X+μ ( μ è una costante), si dice che Y è una versione di X spostata di μ. Allo stesso modo, quando Y=Xσ ( σ è una costante positiva), si dice che Y è una versione di X ridimensionata di σ.Combinando una scala con uno spostamento si ottiene Y=Xσ+μ.

Queste relazioni si verificano frequentemente. Ad esempio, cambiando le unità di misura di X sposta e si ridimensiona.

In che modo l'entropia di Y=Xσ+μ correlata a quella di X?

Risposte:


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Poiché l'elemento di probabilità di X è f(x)dx, la variazione della variabile y=xσ+μ è equivalente a x=(y−μ)/σ, da cui

f(x)dx=f(y−μσ)d(y−μσ)=1σf(y−μσ)dy

ne segue che la densità di Y è

fY(y)=1σf(y−μσ).

Di conseguenza l'entropia di Y è

H(Y)=−∫−∞∞log⁡(1σf(y−μσ))1σf(y−μσ)dy

che, cambiando la variabile in x=(y−μ)/σ, produce

H(Y)=−∫−∞∞log⁡(1σf(x))f(x)dx=−∫−∞∞(log⁡(1σ)+log⁡(f(x)))f(x)dx=log⁡(σ)∫−∞∞f(x)dx−∫−∞∞log⁡(f(x))f(x)dx=log⁡(σ)+Hf.

f(x)dx

La conclusione è

Y=Xσ+μXlog⁡(σ).

σ≥1log⁡(σ).


μσ(μ,σ)μ=0σ=1.

log⁡(f(x))=−12log⁡(2π)−x2/2,

da dove

H=−E[−12log⁡(2π)−X2/2]=12log⁡(2π)+12.

(μ,σ)log⁡σ

H=12log⁡(2π)+12+log⁡(σ)=12log⁡(2πeσ2)

come riportato da Wikipedia .

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