问题描述:设X1X2X3……Xn构成马尔科夫链,即设
p(x1,x2,……,xn)=p(x1)p(x2|x1)……p(xn|xn-1)
试将I(X1;X2,……,Xn)简化到最简单形式。
解:由互信息的链式法则和熵的链式法则,得
I(X1;X2,……,Xn)=H(Xn,Xn-1,Xn-2,……,X2)-H(Xn,Xn-1,Xn-2,……X2|X1)
=-
=
=I(X2;X1)+I(X3;X1|X2)+……+I(Xn;X1|X2,X3,……,Xn-1)
因为H(Xi|Xi-1,Xi-2,……,X2)-H(Xi|Xi-1,Xi-2,……X2,X1)
=-……
-(-……)
所以当i=2时,
I(X1:X2)=H(X2)-H(X2|X1)
=-+
=-+
=
==I(X1;X2)
因为当n>=i>=3时,X1X2X3……Xn构成马尔科夫链,则应有
p(xi|xi-1,……,x1)=p(xi|xi-1),p(xi|xi-1,……,x2)=p(xi|xi-1),(3<=i且i<=n)
所以i>=3时,有
H(Xi|Xi-1,Xi-2,……,X2)-H(Xi|Xi-1,Xi-2,……X2,X1)
=-……
-(-……)
=-……
-(-……)
=-……
-(-……)
=0=I(Xi;X1|X2,X3,……,Xi-1)
所以
I(X1;X2,……,Xn)=I(X1;X2)+I(X3;X1|X2)+……+I(Xn;X1|X2,X3,……,Xn-1)
=I(X1;X2)+0+……+0
=I(X1;X2)
所以综合上述,I(X1;X2,X3,……,Xn)=I(X1;X2).
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