pinsker 不等式如何證明?

時間 2021-06-04 01:51:04

1樓:純粹

提供一下集中不等式[1]的視角。

設 是可測空間 上的概率測度,關於σ有限的測度 絕對連續(例如 )。

稱為 和 的全變差距離;易見 ,其中 是Radon-Nikodym導數。

稱為非負隨機變數 的,其中 是凸函式(所以熵非負)。

稱為 對 的Kullback–Leibler散度相對熵,這裡假設 (即 關於 絕對連續),否則有 。

Pinsker不等式.

證明:只需考慮 的情況。令 和 ,則 。任取 ,由Gibbs變分原理【見下】可知 ,而Hoeffding引理【見下】表明 ,於是 。

[Gibbs變分原理] 設 是隨機變數,則 。

證明:記 和 ,則 是概率測度且 ,從而

當 時等號成立。

[Hoeffding引理] 設取值於 的隨機變數 滿足 ,則 ,其中 。

證明:記矩母函式為 ,令 ,則 都是 上的概率測度。記累積量生成函式為 ,則 ;求導可得 和 ,適合 。根據方差的性質【見下】可得 ,於是 ,進而 。

[方差的性質] 設隨機變數 取值於 ,則 。

證明:只需注意到 和 即可。

2樓:Song

假設是離散分布的話,設 是 的離散概率分布函式(probability mass function)。則一次正規化為

,KL為Kullback-Leibler divergence,也即熟知 ,

不失一般性,不妨 ,否則 ,結果顯然成立

令 (因為PMF的性質決定其必定大於等於0),則從而,①

② ③根據上面的不等式,可以知道

而由①可知

從而根據Cauchy不等式,

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