AMP State Evolution的计算:以伯努利-高斯先验为例

AMP State Evolution (SE)的计算

t = 1 t=1 t=1时, E ( t ) = E [ X 2 ] \mathcal E^{(t)} = \mathbb E [X^2] E(t)=E[X2],SE的迭代式为
τ r ( t ) = σ 2 + 1 δ E ( t ) E ( t + 1 ) = E ∣ η ( t ) ( X + Z ) − X ∣ 2 , Z ∼ N ( 0 , τ r ( t ) ) \begin{aligned} \tau^{(t)}_r &= \sigma^2 + \frac{1}{\delta} \mathcal E^{(t)} \\ \mathcal E^{(t+1)} &= \mathbb E \left | \eta^{(t)} \left ( X + Z \right) - X \right |^2, \ Z \sim \mathcal N(0, \tau^{(t)}_r) \end{aligned} τr(t)E(t+1)=σ2+δ1E(t)=E η(t)(X+Z)X 2, ZN(0,τr(t))

撰写的时候存在一定的符号乱用,之后的 τ \tau τ即指 τ r ( t ) \tau^{(t)}_r τr(t)

注意到, E ( t + 1 ) = E ∣ η ( t ) ( X + Z ) − X ∣ 2 \mathcal E^{(t+1)} = \mathbb E \left | \eta^{(t)} \left ( X + Z \right) - X \right |^2 E(t+1)=E η(t)(X+Z)X 2是关于随机变量 X , Z X, Z X,Z求期望,这里我们认为 X , Z X, Z X,Z之间相互独立,因此
E ( t + 1 ) = ∫ ∫ p X , Z ( X , Z ) ∣ η ( t ) ( X + Z ) − X ∣ 2 d X d Z \mathcal E^{(t+1)} = \int \int p_{X, Z}(X, Z) \left | \eta^{(t)} \left ( X + Z \right) - X \right |^2 dX dZ E(t+1)=∫∫pX,Z(X,Z) η(t)(X+Z)X 2dXdZ

R = X + Z R = X + Z R=X+Z,不难得到 p X , R ( X , R ) p_{X, R}(X, R) pX,R(X,R)等价于 p X , Z ( X , Z ) p_{X, Z}(X, Z) pX,Z(X,Z)(因为 p X , Z ( X = x 0 , Z = z 0 ) = p X , R ( X = x 0 , R = x 0 + z 0 ) p_{X, Z}(X=x_0, Z=z_0) = p_{X, R}(X=x_0, R=x_0 + z_0) pX,Z(X=x0,Z=z0)=pX,R(X=x0,R=x0+z0)),因此我们可以把 E ( t + 1 ) \mathcal E^{(t+1)} E(t+1)写为(这里我们考虑 η ( t ) \eta^{(t)} η(t)MMSE函数
E ( t + 1 ) = ∫ ∫ p X , R ( X , R ) ∣ η ( t ) ( R ) − X ∣ 2 d X d R = ∫ ∫ p R ( R ) p X ∣ R ( X ∣ R ) ∣ E [ X ∣ R ] − X ∣ 2 d X d R = ∫ p R ( R ) v a r [ X ∣ R ] d R \begin{aligned} \mathcal E^{(t+1)} &= \int \int p_{X, R}(X, R) \left | \eta^{(t)} \left ( R \right) - X \right |^2 dX dR \\ &= \int \int p_R(R) p_{X|R}(X|R) \left | \mathbb E\left [ X|R \right] - X \right |^2 dX dR \\ &= \int p_R(R) \mathrm{var}[X|R] dR \end{aligned} E(t+1)=∫∫pX,R(X,R) η(t)(R)X 2dXdR=∫∫pR(R)pXR(XR)E[XR]X2dXdR=pR(R)var[XR]dR

因为 p X , Z ( X , Z ) = p X ( X ) ⋅ p X ( Z ) = p X ( X ) N ( z ; 0 , τ r ( t ) ) p_{X, Z}(X, Z) = p_X(X) \cdot p_X(Z) = p_X(X) \mathcal N(z;0, \tau^{(t)}_r) pX,Z(X,Z)=pX(X)pX(Z)=pX(X)N(z;0,τr(t)),因此可以得到
p X , R ( X , R ) = p X ( X ) N ( R − X ; 0 , τ r ( t ) ) = p X ( X ) N ( R ; X , τ r ( t ) ) \begin{aligned} p_{X, R}(X, R) &= p_X(X) \mathcal N(R-X;0, \tau^{(t)}_r) \\ &= p_X(X) \mathcal N(R;X, \tau^{(t)}_r) \end{aligned} pX,R(X,R)=pX(X)N(RX;0,τr(t))=pX(X)N(R;X,τr(t))

X的先验为为伯努利高斯分布时

p X ( X ) ≡ ( 1 − ρ ) δ ( X ) + ρ N ( μ , ν ) p_X(X) \equiv (1-\rho) \delta(X) + \rho \mathcal N(\mu, \nu) pX(X)(1ρ)δ(X)+ρN(μ,ν)

那么, X , R X,R X,R的联合分布可写为
p X , R ( X , R ) = ( ( 1 − ρ ) δ ( X ) + ρ N ( X ; μ , ν ) ) ⋅ N ( X ; R , τ r ( t ) ) = ( 1 − ρ ) δ ( X ) N ( X ; R , τ r ( t ) ) + ρ N ( X ; μ , ν ) N ( X ; R , τ r ( t ) ) \begin{aligned} p_{X, R}(X, R) &= \left ((1-\rho) \delta(X) + \rho \mathcal N(X; \mu, \nu) \right) \cdot \mathcal N(X;R, \tau^{(t)}_r) \\ &= (1-\rho) \delta(X) \mathcal N(X;R, \tau^{(t)}_r) + \rho \mathcal N(X; \mu, \nu) \mathcal N(X;R, \tau^{(t)}_r) \end{aligned} pX,R(X,R)=((1ρ)δ(X)+ρN(X;μ,ν))N(X;R,τr(t))=(1ρ)δ(X)N(X;R,τr(t))+ρN(X;μ,ν)N(X;R,τr(t))

进一步,我们可以得到关于 R R R的边缘分布
p R ( R ) = ∫ p X , R ( X , R ) d X = ( 1 − ρ ) N ( 0 ; R , τ r ( t ) ) + ρ ∫ N ( X ; μ , ν ) N ( X ; R , τ r ( t ) ) d X = ( 1 − ρ ) N ( 0 ; R , τ r ( t ) ) + ρ 1 2 π ( ν + τ r ( t ) ) exp ⁡ { − ( R − μ ) 2 2 ( ν + τ r ( t ) ) } = ( 1 − ρ ) N ( R ; 0 , τ r ( t ) ) + ρ N ( R ; μ , ν + τ r ( t ) ) \begin{aligned} p_R(R) &= \int p_{X, R}(X, R) dX \\ &= (1-\rho) \mathcal N(0;R, \tau^{(t)}_r) + \rho \int \mathcal N(X; \mu, \nu) \mathcal N(X;R, \tau^{(t)}_r) dX \\ &= (1-\rho) \mathcal N(0;R, \tau^{(t)}_r) + \rho \frac{1}{\sqrt{2 \pi (\nu + \tau^{(t)}_r)}} \exp \left \{ - \frac{(R - \mu)^2}{2 (\nu + \tau^{(t)}_r)} \right \} \\ &= (1-\rho) \mathcal N(R; 0, \tau^{(t)}_r) + \rho \mathcal N(R; \mu, \nu + \tau^{(t)}_r) \end{aligned} pR(R)=pX,R(X,R)dX=(1ρ)N(0;R,τr(t))+ρN(X;μ,ν)N(X;R,τr(t))dX=(1ρ)N(0;R,τr(t))+ρ2π(ν+τr(t)) 1exp{2(ν+τr(t))(Rμ)2}=(1ρ)N(R;0,τr(t))+ρN(R;μ,ν+τr(t))

我们计算后验均值 E [ X ∣ R ] \mathbb E[X|R] E[XR]
E [ X ∣ R ] = ∫ X p X ∣ R ( X ∣ R ) d X = 1 p R ( R ) ∫ X p X , R ( X , R ) d X = 1 p R ( R ) ⋅ ρ ⋅ ∫ X N ( X ; μ , ν ) N ( X ; R , τ r ( t ) ) d X = 1 p R ( R ) ⋅ ρ ⋅ N ( R ; μ , ν + τ r ( t ) ) ⋅ μ τ r ( t ) + R ν ν + τ r ( t ) = ρ ⋅ N ( R ; μ , ν + τ r ( t ) ) ( 1 − ρ ) N ( R ; 0 , τ r ( t ) ) + ρ N ( R ; μ , ν + τ r ( t ) ) ⋅ μ τ r ( t ) + R ν ν + τ r ( t ) = 1 1 + 1 − ρ ρ ⋅ N ( R ; 0 , τ r ( t ) ) N ( R ; μ , ν + τ r ( t ) ) ⋅ μ τ r ( t ) + R ν ν + τ r ( t ) \begin{aligned} \mathbb E[X|R] &= \int X p_{X|R} (X|R) dX \\ &= \frac{1}{p_R(R)} \int X p_{X,R} (X,R) dX \\ &= \frac{1}{p_R(R)} \cdot \rho \cdot \int X \mathcal N(X; \mu, \nu) \mathcal N(X;R, \tau^{(t)}_r) dX \\ &= \frac{1}{p_R(R)} \cdot \rho \cdot \mathcal N (R; \mu, \nu + \tau^{(t)}_r) \cdot \frac{\mu \tau^{(t)}_r + R \nu}{ \nu + \tau^{(t)}_r } \\ &= \frac{ \rho \cdot \mathcal N (R; \mu, \nu + \tau^{(t)}_r)}{(1-\rho) \mathcal N(R; 0, \tau^{(t)}_r) + \rho \mathcal N(R; \mu, \nu + \tau^{(t)}_r) } \cdot \frac{\mu \tau^{(t)}_r + R \nu}{ \nu + \tau^{(t)}_r } \\ &= \frac{1}{ 1+ \frac{1-\rho}{\rho} \cdot \frac{\mathcal N(R; 0, \tau^{(t)}_r) }{ \mathcal N(R; \mu, \nu + \tau^{(t)}_r)} } \cdot \frac{\mu \tau^{(t)}_r + R \nu}{ \nu + \tau^{(t)}_r } \\ \end{aligned} E[XR]=XpXR(XR)dX=pR(R)1XpX,R(X,R)dX=pR(R)1ρXN(X;μ,ν)N(X;R,τr(t))dX=pR(R)1ρN(R;μ,ν+τr(t))ν+τr(t)μτr(t)+Rν=(1ρ)N(R;0,τr(t))+ρN(R;μ,ν+τr(t))ρN(R;μ,ν+τr(t))ν+τr(t)μτr(t)+Rν=1+ρ1ρN(R;μ,ν+τr(t))N(R;0,τr(t))1ν+τr(t)μτr(t)+Rν

对于大多数问题,我们有 μ = 0 \mu=0 μ=0,令 ϕ ( R ) = 1 − ρ ρ ⋅ N ( R ; 0 , τ r ( t ) ) N ( R ; μ , ν + τ r ( t ) ) \phi (R) = \frac{1-\rho}{\rho} \cdot \frac{\mathcal N(R; 0, \tau^{(t)}_r) }{ \mathcal N(R; \mu, \nu + \tau^{(t)}_r)} ϕ(R)=ρ1ρN(R;μ,ν+τr(t))N(R;0,τr(t)), 当 μ = 0 \mu=0 μ=0时,我们有
E [ X ∣ R ] = 1 1 + ϕ ( R ) ⋅ R ν ν + τ r ( t ) \begin{aligned} \mathbb E[X|R] = \frac{1}{1 + \phi(R)} \cdot \frac{ R \nu}{ \nu + \tau^{(t)}_r } \end{aligned} E[XR]=1+ϕ(R)1ν+τr(t)Rν

进一步,可以得到
∂ ∂ R E [ X ∣ R ] = ν ν + τ r ( t ) ⋅ 1 + ϕ ( R ) + R 2 ( 1 τ − 1 τ + ν ) ϕ ( R ) ( 1 + ϕ ( R ) ) 2 \frac{\partial}{\partial R} \mathbb E[X|R] =\frac{\nu}{\nu + \tau^{(t)}_r } \cdot \frac{1+\phi(R) + R^2 ( \frac{1}{\tau } - \frac{1}{\tau + \nu} ) \phi(R) }{ (1+\phi(R))^2 } RE[XR]=ν+τr(t)ν(1+ϕ(R))21+ϕ(R)+R2(τ1τ+ν1)ϕ(R)

根据AWGN后验均值与方差的关系,
v a r [ X ∣ R ] = τ r ( t ) ⋅ ∂ ∂ R E [ X ∣ R ] = ν τ r ( t ) ν + τ r ( t ) ⋅ 1 + ϕ ( R ) + R 2 ( 1 τ − 1 τ + ν ) ϕ ( R ) ( 1 + ϕ ( R ) ) 2 \mathrm{var}[X|R] = \tau^{(t)}_r \cdot \frac{\partial}{\partial R} \mathbb E[X|R] =\frac{\nu \tau^{(t)}_r }{\nu + \tau^{(t)}_r } \cdot \frac{1+\phi(R) + R^2 ( \frac{1}{\tau } - \frac{1}{\tau + \nu} ) \phi(R) }{ (1+\phi(R))^2 } var[XR]=τr(t)RE[XR]=ν+τr(t)ντr(t)(1+ϕ(R))21+ϕ(R)+R2(τ1τ+ν1)ϕ(R)

不难看出, p R ( R ) p_R(R) pR(R)可以表示为 p R ( R ) = ( 1 + ϕ ( R ) ) ⋅ ρ N ( R ; 0 , ν + τ r ( t ) ) p_R(R) = (1 + \phi(R)) \cdot \rho \mathcal N(R; 0, \nu + \tau^{(t)}_r) pR(R)=(1+ϕ(R))ρN(R;0,ν+τr(t)),因此
E ( t + 1 ) = ∫ p R ( R ) v a r [ X ∣ R ] d R = ∫ ( 1 + ϕ ( R ) ) ⋅ ρ N ( R ; 0 , ν + τ r ( t ) ) ⋅ ν τ r ( t ) ν + τ r ( t ) ⋅ 1 + ϕ ( R ) + R 2 ( 1 τ − 1 τ + ν ) ϕ ( R ) ( 1 + ϕ ( R ) ) 2 = ρ ν τ r ( t ) ν + τ r ( t ) ⋅ ∫ N ( R ; 0 , ν + τ r ( t ) ) { 1 + R 2 ν τ ( τ + ν ) ( 1 − 1 1 + ϕ ( R ) ) } d R = ρ ν τ r ( t ) ν + τ r ( t ) ⋅ { 1 + ν τ − ν τ ( τ + ν ) ∫ R 2 1 + ϕ ( R ) N ( R ; 0 , ν + τ r ( t ) ) d R } = ρ ⋅ ν − ρ ⋅ ν 2 ( ν + τ ) 2 ∫ R 2 1 + ϕ ( R ) N ( R ; 0 , ν + τ r ( t ) ) d R \begin{aligned} \mathcal E^{(t+1)} &= \int p_R(R) \mathrm{var}[X|R] dR \\ &= \int (1 + \phi(R)) \cdot \rho \mathcal N(R; 0, \nu + \tau^{(t)}_r) \cdot \frac{\nu \tau^{(t)}_r }{\nu + \tau^{(t)}_r } \cdot \frac{1+\phi(R) + R^2 ( \frac{1}{\tau } - \frac{1}{\tau + \nu} ) \phi(R) }{ (1+\phi(R))^2 } \\ &= \rho \frac{\nu \tau^{(t)}_r }{\nu + \tau^{(t)}_r } \cdot \int \mathcal N(R; 0, \nu + \tau^{(t)}_r) \left \{ 1 + R^2 \frac{\nu}{\tau(\tau + \nu) } \left( 1- \frac{1}{1 + \phi (R)} \right) \right \} dR \\ &= \rho \frac{\nu \tau^{(t)}_r }{\nu + \tau^{(t)}_r } \cdot \left \{ 1 + \frac{\nu}{\tau} - \frac{\nu}{\tau(\tau + \nu) } \int \frac{R^2}{1 + \phi(R)} \mathcal N(R; 0, \nu + \tau^{(t)}_r) dR \right \} \\ & = \rho \cdot \nu - \rho \cdot \frac{\nu^2}{(\nu+ \tau)^2} \int \frac{R^2}{1 + \phi(R)} \mathcal N(R; 0, \nu + \tau^{(t)}_r) dR \end{aligned} E(t+1)=pR(R)var[XR]dR=(1+ϕ(R))ρN(R;0,ν+τr(t))ν+τr(t)ντr(t)(1+ϕ(R))21+ϕ(R)+R2(τ1τ+ν1)ϕ(R)=ρν+τr(t)ντr(t)N(R;0,ν+τr(t)){1+R2τ(τ+ν)ν(11+ϕ(R)1)}dR=ρν+τr(t)ντr(t){1+τντ(τ+ν)ν1+ϕ(R)R2N(R;0,ν+τr(t))dR}=ρνρ(ν+τ)2ν21+ϕ(R)R2N(R;0,ν+τr(t))dR

其中
R 2 1 + ϕ ( R ) = R 2 1 + 1 − ρ ρ ⋅ ν + τ τ exp ⁡ ( − ν 2 τ ( τ + ν ) R 2 ) \frac{R^2}{1 + \phi(R)} = \frac{R^2}{ 1 + \frac{1-\rho}{\rho} \cdot \sqrt{\frac{\nu + \tau}{\tau}} \exp \left ( - \frac{\nu}{2\tau(\tau + \nu)} R^2 \right) } 1+ϕ(R)R2=1+ρ1ρτν+τ exp(2τ(τ+ν)νR2)R2

总结

t = 1 t=1 t=1时, E ( t ) = E [ X 2 ] \mathcal E^{(t)} = \mathbb E [X^2] E(t)=E[X2],SE的迭代式为
τ r ( t ) = σ 2 + 1 δ E ( t ) E ( t + 1 ) = E ∣ η ( t ) ( X + Z ) − X ∣ 2 , Z ∼ N ( 0 , τ r ( t ) ) \begin{aligned} \tau^{(t)}_r &= \sigma^2 + \frac{1}{\delta} \mathcal E^{(t)} \\ \mathcal E^{(t+1)} &= \mathbb E \left | \eta^{(t)} \left ( X + Z \right) - X \right |^2, \ Z \sim \mathcal N(0, \tau^{(t)}_r) \end{aligned} τr(t)E(t+1)=σ2+δ1E(t)=E η(t)(X+Z)X 2, ZN(0,τr(t))

X X X的先验是伯努利高斯时: X ∼ ( 1 − ρ ) δ ( X ) + ρ N ( 0 , ν ) X \sim (1- \rho) \delta(X)+ \rho \mathcal N (0, \nu) X(1ρ)δ(X)+ρN(0,ν),可以把SE表征为
t = 1 t=1 t=1时, E ( t ) = E [ X 2 ] = ρ ν \mathcal E^{(t)} = \mathbb E [X^2]= \rho \nu E(t)=E[X2]=ρν,SE的迭代式为
τ r ( t ) = σ 2 + 1 δ E ( t ) E ( t + 1 ) = ρ ⋅ ν − ρ ⋅ ν 2 ( ν + τ r ( t ) ) 2 ∫ R 2 1 + ϕ ( R ) N ( R ; 0 , ν + τ r ( t ) ) d R \begin{aligned} \tau^{(t)}_r &= \sigma^2 + \frac{1}{\delta} \mathcal E^{(t)} \\ \mathcal E^{(t+1)} &= \rho \cdot \nu - \rho \cdot \frac{\nu^2}{(\nu+ \tau^{(t)}_r)^2} \int \frac{R^2}{1 + \phi(R)} \mathcal N(R; 0, \nu + \tau^{(t)}_r) dR \end{aligned} τr(t)E(t+1)=σ2+δ1E(t)=ρνρ(ν+τr(t))2ν21+ϕ(R)R2N(R;0,ν+τr(t))dR

其中
R 2 1 + ϕ ( R ) = R 2 1 + 1 − ρ ρ ⋅ ν + τ r ( t ) τ r ( t ) exp ⁡ ( − ν 2 τ r ( t ) ( τ r ( t ) + ν ) R 2 ) \frac{R^2}{1 + \phi(R)} = \frac{R^2}{ 1 + \frac{1-\rho}{\rho} \cdot \sqrt{\frac{\nu + \tau^{(t)}_r}{ \tau^{(t)}_r}} \exp \left ( - \frac{\nu}{ 2\tau^{(t)}_r( \tau^{(t)}_r + \nu)} R^2 \right) } 1+ϕ(R)R2=1+ρ1ρτr(t)ν+τr(t) exp(2τr(t)(τr(t)+ν)νR2)R2

SE部分的MATLAB代码

sigma2 = 0.0165;
rho = 0.1;
nu = 1 / rho;
lim = inf;
Iteration = 50;
delta = 0.6;   % underdetermined ratio
SE_MSE = zeros(Iteration, 1);
SE_tau2 = zeros(Iteration, 1);SE_MSE(1) = rho * nu;
SE_tau2(1) = sigma2 + 1/delta * SE_MSE(1);
for it = 2: Iterationtau = SE_tau2( it - 1 );f = @(r) r.*r ./ ...(    1   +   (1-rho)./rho .* sqrt( 1 + nu./tau )   .*   exp( max(-60, -0.5 * r .* r .* nu./ tau./(nu + tau) ) )     ) ....* normpdf(r, 0, sqrt(nu + tau))  ;  % -60 is a bound for numerical robustnessSE_MSE(it) = rho * nu - rho * nu^2 / (nu + tau)^2 * integral(f,-lim,lim);SE_tau2(it) = sigma2 + 1/delta * SE_MSE(it);
end

当N=20000时,AMP的MSE性能与SE一致

附录:两个高斯随机变量相乘

N ( x ; μ 1 , ν 1 ) N ( x ; μ 2 , ν 2 ) = 1 2 π ν 1 exp ⁡ ( − ( x − μ 1 ) 2 2 ν 1 ) ⋅ 1 2 π ν 2 exp ⁡ ( − ( x − μ 2 ) 2 2 ν 2 ) = 1 2 π ν 1 ν 2 exp ⁡ { − ν 2 ( x 2 − 2 μ 1 x + μ 1 2 ) 2 ν 1 ν 2 − ν 1 ( x 2 − 2 μ 2 x + μ 2 2 ) 2 ν 1 ν 2 } = 1 2 π ν 1 ν 2 exp ⁡ { − ( ν 1 + ν 2 ) x 2 − 2 ( μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ) x + μ 1 2 ν 2 + μ 2 2 ν 1 2 ν 1 ν 2 } = 1 2 π ν 1 ν 2 exp ⁡ { − x 2 − 2 ( μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ) ν 1 + ν 2 x + ( ( μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ) ν 1 + ν 2 ) 2 + μ 1 2 ν 2 + μ 2 2 ν 1 ν 1 + ν 2 − ( ( μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ) ν 1 + ν 2 ) 2 2 ν 1 ν 2 ν 1 + ν 2 } = 1 2 π ( ν 1 + ν 2 ) exp ⁡ { − μ 1 2 ν 2 + μ 2 2 ν 1 − ( μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ) 2 ν 1 + ν 2 2 ν 1 ν 2 } ⋅ 1 2 π ν 1 ν 2 ν 1 + ν 2 exp ⁡ { − ( x − μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ν 1 + ν 2 ) 2 2 ν 1 ν 2 ν 1 + ν 2 } = 1 2 π ( ν 1 + ν 2 ) exp ⁡ { − ( μ 1 − μ 2 ) 2 2 ( ν 1 + ν 2 ) } ⋅ 1 2 π ν 1 ν 2 ν 1 + ν 2 exp ⁡ { − ( x − μ 1 ν 2 + μ 2 ν 1 ν 1 + ν 2 ) 2 2 ν 1 ν 2 ν 1 + ν 2 } \begin{aligned} & \ \ \ \ \mathcal N(x; \mu_1, \nu_1) \mathcal N(x; \mu_2, \nu_2) \\ &= \frac{1}{\sqrt{2 \pi \nu_1}} \exp \left ( - \frac{ (x - \mu_1)^2 }{2 \nu_1} \right ) \cdot \frac{1}{\sqrt{2 \pi \nu_2}} \exp \left ( - \frac{ (x - \mu_2)^2 }{2 \nu_2} \right ) \\ & = \frac{1}{2 \pi \sqrt{ \nu_1 \nu_2}} \exp \left \{ - \frac{ \nu_2 ( x^2 - 2 \mu_1 x + \mu_1^2 ) }{2 \nu_1 \nu_2} - \frac { \nu_1 ( x^2 - 2 \mu_2 x + \mu_2^2 ) }{2 \nu_1 \nu_2} \right \} \\ & = \frac{1}{2 \pi \sqrt{ \nu_1 \nu_2}} \exp \left \{ - \frac{ (\nu_1 + \nu_2) x^2 - 2 (\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1) x + \mu^2_1 \nu_2 + \mu^2_2 \nu_1 }{2 \nu_1 \nu_2} \right \} \\ & = \frac{1}{2 \pi \sqrt{ \nu_1 \nu_2}} \exp \left \{ - \frac{ x^2 - 2 \frac{(\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1)}{\nu_1 + \nu_2} x + \left ( \frac{(\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1)}{\nu_1 + \nu_2} \right)^2 + \frac{\mu^2_1 \nu_2 + \mu^2_2 \nu_1}{\nu_1 + \nu_2} - \left ( \frac{(\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1)}{\nu_1 + \nu_2} \right)^2 }{2 \frac{\nu_1 \nu_2} { \nu_1 + \nu_2 }} \right \} \\ &= \frac{1}{ \sqrt{2 \pi (\nu_1 + \nu_2)} } \exp \left \{ - \frac{\mu^2_1 \nu_2 + \mu^2_2 \nu_1 - \frac {(\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1)^2}{ \nu_1 + \nu_2} } { 2 \nu_1 \nu_2 } \right \} \cdot \frac{1}{\sqrt{2 \pi \frac{\nu_1 \nu_2} { \nu_1 + \nu_2 } }} \exp \left \{ - \frac{ \left( x- \frac{\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1}{\nu_1 + \nu_2} \right)^2 }{ 2 \frac{\nu_1 \nu_2} { \nu_1 + \nu_2 } } \right \} \\ &= \frac{1}{ \sqrt{2 \pi (\nu_1 + \nu_2)} } \exp \left \{ - \frac{ (\mu_1 - \mu_2)^2 }{2 (\nu_1 + \nu_2)} \right \} \cdot \frac{1}{\sqrt{2 \pi \frac{\nu_1 \nu_2} { \nu_1 + \nu_2 } }} \exp \left \{ - \frac{ \left( x- \frac{\mu_1 \nu_2 + \mu_2 \nu_1}{\nu_1 + \nu_2} \right)^2 }{ 2 \frac{\nu_1 \nu_2} { \nu_1 + \nu_2 } } \right \} \\ \end{aligned}     N(x;μ1,ν1)N(x;μ2,ν2)=2πν1 1exp(2ν1(xμ1)2)2πν2 1exp(2ν2(xμ2)2)=2πν1ν2 1exp{2ν1ν2ν2(x22μ1x+μ12)2ν1ν2ν1(x22μ2x+μ22)}=2πν1ν2 1exp{2ν1ν2(ν1+ν2)x22(μ1ν2+μ2ν1)x+μ12ν2+μ22ν1}=2πν1ν2 1exp 2ν1+ν2ν1ν2x22ν1+ν2(μ1ν2+μ2ν1)x+(ν1+ν2(μ1ν2+μ2ν1))2+ν1+ν2μ12ν2+μ22ν1(ν1+ν2(μ1ν2+μ2ν1))2 =2π(ν1+ν2) 1exp 2ν1ν2μ12ν2+μ22ν1ν1+ν2(μ1ν2+μ2ν1)2 2πν1+ν2ν1ν2 1exp 2ν1+ν2ν1ν2(xν1+ν2μ1ν2+μ2ν1)2 =2π(ν1+ν2) 1exp{2(ν1+ν2)(μ1μ2)2}2πν1+ν2ν1ν2 1exp 2ν1+ν2ν1ν2(xν1+ν2μ1ν2+μ2ν1)2

求导时,我们借助了在线求导网站: https://mathdf.com/der/cn/

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/177385.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

历时三个月,我发布了一款领取外卖红包小程序

近几年,推广外卖红包爆火,各种推广外卖红包的公众号层出不穷。于是,我就在想外卖红包究竟是怎么一回事。就这样,我带着问题开始了关于外卖红包的研究。 在研究的过程中,我开始了解隐藏优惠券、cps等一系列相关的术语。…

9个AI视频后期处理神器——Runway 全功能超详细使用教程(3)

前面2期内容,主要给大家重点介绍了Runway视频生成技术的核心产品功能板块Gen1、Gen2、FI使用教程,还没有看过的小伙伴可以回看往期文章。除了视频生成AI技术外,Runway还具有图片、视频后期处理30多项单个功能,例如视频修复、视频主…

用Elasticsearch搜索匹配功能实现基于地理位置的查询

1.Redis,MongoDB,Elasticsearch实现地理位置查询比较 1.1 Redis: 优点:Redis提供了地理空间索引功能,可以通过Geo数据类型进行地理位置查询。这使得Redis在处理地理位置查询时非常高效。 缺点: Redis的地理空间索引功能相对简单&#xff0…

融云筑基,移动云加速构建高性能智能算力底座

自2022年11月以来,全球大模型数量迅速增加,以ChatGPT为代表的大模型已经成为世界数字科技领域新热点。大模型带来的算力需求迅速增长,未来智算场景将会有非常大的突破空间。 在“十四五”规划的指引下,各地政府积极投入智算中心建…

基于vue框架的美团类药品点单系统

基于VUE框架的美团类药品点单管理系统 摘要: 2019年12月以来,中国湖北省武汉市爆发新型冠状病毒引发的肺炎疫情,并通过人传人的感染方式快速向全国其他地区扩散。全国上下万众一心抗击病毒,湖北广东浙江等24省市启动重大卫生突发…

运动耳机哪个好?跑步耳机哪个好?蓝牙运动耳机十大名牌排行榜

​相信很多人都喜欢在运动的过程中佩戴着耳机一边锻炼一边听音乐享受过程。在选择运动耳机的时候一定要重点去关注以下几点,佩戴时要绝对稳固舒适、音质表现不差、防水防尘效果要好等,这样就不会容易损伤耳朵。很多朋友还不知道运动耳机该怎么选&#xf…

idea创建spring boot项目,java版本只能选择17和21

1.问题描述 java版本为"11.0.20",idea2023创建spring boot项目时(File->Project->Spring Initializr),java版本无法选择11,导致报错,如下图所示: 2.原因 spring2.X版本在2023…

无效的目标发行版: 21 和springboot爆错

目录 问题描述 原因分析: 问题描述 springboot爆红 调整一下这个:把这里的version调低一点应该就可以了 无效的目标发行版: 21 调整一下这个把这里的Java version调整一下,我是调整到1.8(其他没有试过) 原因分析&a…

GPT还远远不是真正的智能

GPT是一个基于深度学习的自然语言处理模型,它可以生成逼真的文本。虽然GPT在生成文本方面取得了显著的进展,但它并不具备真正的智能。GPT是通过训练模型来学习语言模式,它不具备理解、推理、判断和主动学习的能力。它只是根据已有的语料库生成…

create-vue 生成式脚手架源码解析

文章目录 命令交互输出渐变标题解析命令行参数命令行交互国际化提示prompts 库实现命令行交互 生成模版创建项目输出文件夹生成 packge.json查找预设的模版文件根据路径生成模块文件render 生成模版填充 ejs 模版数据根据生成项目是 ts 还是 js 后置处理根据需要的模块生成所有…

【算法】七大经典排序(插入,选择,冒泡,希尔,堆,快速,归并)(含可视化算法动图,清晰易懂,零基础入门)

​ 目录 一、排序的概念及其运用1.1 排序的概念1.2 排序的应用1.3 常见的排序算法 二、常见排序算法的实现2.1 插入排序2.1.1 直接插入排序2.1.2 希尔排序2.1.3 直接插入排序和希尔排序的性能对比 2.2 选择排序2.2.1 直接选择排序2.2.2 堆排序2.2.3 直接选择排序和堆排序的性能…

Mysql锁实战详细分析

1.mysql回表查询 在这里提起主要是用于说明mysql数据和索引的结构,有助于理解后续加锁过程中的一些问题。 mysql索引结构和表数据结构是相互独立的,根据索引查询,只能找到索引列和主键聚簇索引。如果select语句中不包含索引列,m…

陪诊系统|沈阳陪诊系统定制|陪诊软件保障患者安全与便利

陪诊系统是一种以专业医疗服务为核心的综合性陪同体系。它涵盖了医院前线咨询、专业陪诊、医后关怀等多个环节,提供全方位的医疗咨询服务和专业的医疗陪同服务。通过陪诊系统,患者可以获得更加便捷、高效、安全的医疗服务体验。陪诊系统的出现&#xff0…

多类场景、遍布各地,融云 IM 支撑多款应用全球增长

(全网都在找的《社交泛娱乐出海作战地图》,点击获取👆) 无论是面向企业场景的工作流协同还是消费场景的网络效应形成,商务社交还是陌生人社交,IM 都是必备组件。IM 遍布互联网各角落,出现在所有…

【c++|SDL】开始使用之---demo

every blog every motto: You can do more than you think. https://blog.csdn.net/weixin_39190382?typeblog 0. 前言 SDL 记录 1. hello word #include<SDL2/SDL.h>SDL_Window* g_pWindow 0; SDL_Renderer* g_pRenderer 0;int main(int argc, char* args[]) {//…

触控板窗口管理软件Swish mac中文版

Swish mac是一款触控板窗口管理工具&#xff0c;它允许用户通过简单的手势来控制窗口。Swish利用MacBook的触控板&#xff0c;使得用户可以更加便捷地管理窗口。它支持多种手势&#xff0c;例如捏合、拖动、放大和缩小等&#xff0c;使得用户可以轻松地实现窗口的切换、最小化、…

Milvus入门手册1.0

一、window环境搭建&#xff08;单机&#xff09; 1、docker安装 略 2、milvus安装 参考文档&#xff1a;https://milvus.io/docs/install_standalone-docker.md tips: &#xff08;1&#xff09;compose.yaml下载比较慢&#xff0c;可以在网络上找一份。 &#xff08;2&…

VScode集成python开发环境和基本插件下载配置

VSCode开发工具 下载VSCode VSCode官方首页&#xff1a;Visual Studio Code - Code Editing. Redefined 点击Download for Windows下载 安装过程一路下一步即可&#xff0c;其中建议勾选 将"通过Code打开"操作添加到Windows资源管理器目录上下文菜单方便我们直接通过…

虹科Pico汽车示波器 | 汽车免拆检修 | 2016款东风悦达起亚K5车发动机怠速抖动严重、加速无力

一、故障现象 一辆2016款东风悦达起亚K5车&#xff0c;搭载G4FJ发动机&#xff0c;累计行驶里程约为8.2万km。该车发动机怠速抖动严重、加速无力&#xff0c;同时发动机故障灯异常点亮&#xff0c;为此在其他维修厂更换了所有点火线圈和火花塞&#xff0c;故障依旧&#xff0c;…

309.最佳卖股票的时机包含冷冻期

一、题目分析 给定一个整数数组prices&#xff0c;其中第 prices[i] 表示第 i 天的股票价格 。​ 设计一个算法计算出最大利润。在满足以下约束条件下&#xff0c;你可以尽可能地完成更多的交易&#xff08;多次买卖一支股票&#xff09;: 卖出股票后&#xff0c;你无法在第二…