L'entropie de Rényi, due à Alfréd Rényi, est une fonction mathématique qui correspond à la quantité d'information contenue dans la probabilité de collision d'une variable aléatoire.

Définition

Étant donnés une variable aléatoire discrète à valeurs possibles , ainsi qu'un paramètre réel strictement positif et différent de 1, lentropie de Rényi d'ordre de est définie par la formule :

Cas particuliers L'entropie de Rényi généralise d'autres acceptions de la notion d'entropie, qui correspondent chacune à des valeurs particulières de .

Entropie de Hartley Le cas donne :

ce qui correspond au logarithme du cardinal de , qui correspond à l'entropie de Hartley.

Entropie de Shannon D'après la règle de L'Hôpital, on peut trouver une limite à quand tend vers 1 :

Cette expression correspond à l'entropie de Shannon.

Entropie de collision Dans le cas où , on trouve l'entropie dite de collision, appelée parfois simplement « entropie de Rényi » :

où Y est une variable aléatoire indépendante et identiquement distribuée par rapport à X.

Entropie min En faisant tendre vers l'infini, on trouve l'entropie min :

Propriétés

Décroissance selon α est une fonction décroissante de .

Preuve Soit une distribution de probabilité

avec la distribution de probabilité des et la Divergence de Kullback-Leibler de par rapport .

Puisque cette divergence est positive, la dérivée de l'entropie de Rényi en devient négative et donc est bien décroissante en .

Preuve alternative Soit une distribution de probabilité,

L'inégalité provient de l'Inégalité de Jensen appliquée dans les cas suivants à , en notant : Si, et donc est convexe et . Si, donc est convexe et . Si, donc est concave . Si l'application de l'inégalité est immédiate.

Ce qui donne la croissance de .

Relations entre les entropies de différents ordres L'entropie de Rényi est donc une fonction décroissante de son ordre.

De plus, on remarque que puisque .

Divergence de Rényi Pour deux distributions de probabilités et , la divergence de Rényi de selon est définie comme :

La limite existe et correspond à la Divergence de Kullback-Leibler.

Voir aussi Articles connexes Entropie de Shannon

Bibliographie .

Liens externes

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