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ワッサースタイン計量 : ウィキペディア日本語版
ワッサースタイン計量[わっさーすたいんけいりょう]
数学の分野におけるワッサースタイン計量(ワッサースタインけいりょう、)とは、与えられた距離空間 ''M'' 上の確率分布の間に定義される距離函数である。
直感的に、''M'' 上に堆積した「汚れ」の単位量として各分布を見なすとき、ワッサースタイン計量とは、一つの堆積を別の物へと移すときにかかる「コスト」の最小である。そのようなコストは、移されるべき汚れの量に、移す距離を掛けた値であるとされる。このアナロジーに従い、この計量は計算機科学の分野において(earth mover's distance)として知られている。
「ワッサースタイン計量」という名前は、この概念を1969年に導入したロシア数学者の名にちなみ、1970年にによって付けられた。多くの英語の出版物においてはドイツ語のスペル "Wasserstein" が用いられている(これは、"Vasershtein" という名がドイツに起源を持つことに起因している)。
== 定義 ==
(''M'', ''d'') を、''M'' 上のすべての確率測度がラドン測度であるような距離空間(いわゆるラドン空間)とする。''p'' ≥ 1 に対し、有限 ''p'' 次モーメントを備える ''M'' 上のすべての確率測度 ''μ'' の系を ''P''''p''(''M'') で表す。すなわち、そのような ''μ'' は ''M'' 内のある ''x''0 に対して
:\int_ d(x, x_)^ \, \mathrm \mu (x) < +\infty
を満たすようなものである。このとき、''P''''p''(''M'') に含まれる二つの確率測度 ''μ'' と ''ν'' の間のワッサースタイン計量(ワッサースタイン距離)は、
:W_ (\mu, \nu):=\left( \inf_ \int_ d(x, y)^ \, \mathrm \gamma (x, y) \right)^
で定義される。ここで Γ(''μ'', ''ν'') は第一変数と第二変数にそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える ''M'' × ''M'' 上のすべての測度の系を表す(集合 Γ(''μ'', ''ν'') はまた ''μ'' と ''ν'' のすべてのカップリングからなる集合とも呼ばれる)。
上述の距離は通常 ''W''''p''(''μ'', ''ν'') ("Wasserstein" の綴りを好む研究者によって)、あるいは ℓ''p''(''μ'', ''ν'') ("Vasershtein" の綴りを好む研究者によって)の記号によって表される。この記事の残りの部分では ''W''''p'' を使用する。
ワッサースタイン計量には、次のような同値な定義も存在する。
:W_ (\mu, \nu)^ = \inf \mathbf \bigd( X , Y )^ \big .
ここで E確率変数 ''Z'' の期待値を表し、下限はそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える確率変数 ''X'' と ''Y'' のすべての結合分布に対して取られる。'P''''p''(''M'') で表す。すなわち、そのような ''μ'' は ''M'' 内のある ''x''0 に対して
:\int_ d(x, x_)^ \, \mathrm \mu (x) < +\infty
を満たすようなものである。このとき、''P''''p''(''M'') に含まれる二つの確率測度 ''μ'' と ''ν'' の間のワッサースタイン計量(ワッサースタイン距離)は、
:W_ (\mu, \nu):=\left( \inf_ \int_ d(x, y)^ \, \mathrm \gamma (x, y) \right)^
で定義される。ここで Γ(''μ'', ''ν'') は第一変数と第二変数にそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える ''M'' × ''M'' 上のすべての測度の系を表す(集合 Γ(''μ'', ''ν'') はまた ''μ'' と ''ν'' のすべてのカップリングからなる集合とも呼ばれる)。
上述の距離は通常 ''W''''p''(''μ'', ''ν'') ("Wasserstein" の綴りを好む研究者によって)、あるいは ℓ''p''(''μ'', ''ν'') ("Vasershtein" の綴りを好む研究者によって)の記号によって表される。この記事の残りの部分では ''W''''p'' を使用する。
ワッサースタイン計量には、次のような同値な定義も存在する。
:W_ (\mu, \nu)^ = \inf \mathbf \bigd( X , Y )^ \big .
ここで E確率変数 ''Z'' の期待値を表し、下限はそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える確率変数 ''X'' と ''Y'' のすべての結合分布に対して取られる。'''p''(''M'') で表す。すなわち、そのような ''μ'' は ''M'' 内のある ''x''0 に対して
:\int_ d(x, x_)^ \, \mathrm \mu (x) < +\infty
を満たすようなものである。このとき、''P''''p''(''M'') に含まれる二つの確率測度 ''μ'' と ''ν'' の間のワッサースタイン計量(ワッサースタイン距離)は、
:W_ (\mu, \nu):=\left( \inf_ \int_ d(x, y)^ \, \mathrm \gamma (x, y) \right)^
で定義される。ここで Γ(''μ'', ''ν'') は第一変数と第二変数にそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える ''M'' × ''M'' 上のすべての測度の系を表す(集合 Γ(''μ'', ''ν'') はまた ''μ'' と ''ν'' のすべてのカップリングからなる集合とも呼ばれる)。
上述の距離は通常 ''W''''p''(''μ'', ''ν'') ("Wasserstein" の綴りを好む研究者によって)、あるいは ℓ''p''(''μ'', ''ν'') ("Vasershtein" の綴りを好む研究者によって)の記号によって表される。この記事の残りの部分では ''W''''p'' を使用する。
ワッサースタイン計量には、次のような同値な定義も存在する。
:W_ (\mu, \nu)^ = \inf \mathbf \bigd( X , Y )^ \big .
ここで E確率変数 ''Z'' の期待値を表し、下限はそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える確率変数 ''X'' と ''Y'' のすべての結合分布に対して取られる。'P''''p''(''M'') に含まれる二つの確率測度 ''μ'' と ''ν'' の間のワッサースタイン計量(ワッサースタイン距離)は、
:W_ (\mu, \nu):=\left( \inf_ \int_ d(x, y)^ \, \mathrm \gamma (x, y) \right)^
で定義される。ここで Γ(''μ'', ''ν'') は第一変数と第二変数にそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える ''M'' × ''M'' 上のすべての測度の系を表す(集合 Γ(''μ'', ''ν'') はまた ''μ'' と ''ν'' のすべてのカップリングからなる集合とも呼ばれる)。
上述の距離は通常 ''W''''p''(''μ'', ''ν'') ("Wasserstein" の綴りを好む研究者によって)、あるいは ℓ''p''(''μ'', ''ν'') ("Vasershtein" の綴りを好む研究者によって)の記号によって表される。この記事の残りの部分では ''W''''p'' を使用する。
ワッサースタイン計量には、次のような同値な定義も存在する。
:W_ (\mu, \nu)^ = \inf \mathbf \bigd( X , Y )^ \big .
ここで E確率変数 ''Z'' の期待値を表し、下限はそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える確率変数 ''X'' と ''Y'' のすべての結合分布に対して取られる。'''p''(''M'') に含まれる二つの確率測度 ''μ'' と ''ν'' の間のワッサースタイン計量(ワッサースタイン距離)は、
:W_ (\mu, \nu):=\left( \inf_ \int_ d(x, y)^ \, \mathrm \gamma (x, y) \right)^
で定義される。ここで Γ(''μ'', ''ν'') は第一変数と第二変数にそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える ''M'' × ''M'' 上のすべての測度の系を表す(集合 Γ(''μ'', ''ν'') はまた ''μ'' と ''ν'' のすべてのカップリングからなる集合とも呼ばれる)。
上述の距離は通常 ''W''''p''(''μ'', ''ν'') ("Wasserstein" の綴りを好む研究者によって)、あるいは ℓ''p''(''μ'', ''ν'') ("Vasershtein" の綴りを好む研究者によって)の記号によって表される。この記事の残りの部分では ''W''''p'' を使用する。
ワッサースタイン計量には、次のような同値な定義も存在する。
:W_ (\mu, \nu)^ = \inf \mathbf \bigd( X , Y )^ \big .
ここで E確率変数 ''Z'' の期待値を表し、下限はそれぞれ周辺 ''μ'' と ''ν'' を備える確率変数 ''X'' と ''Y'' のすべての結合分布に対して取られる。

抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)
ウィキペディアで「ワッサースタイン計量」の詳細全文を読む



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