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Tipo: Tese
Título: Exponenciais deformadas em variedades estatísticas: caracterização e análise de famílias de entropias
Autor(es): Vieira, Francisca Leidmar Josué
Orientador: Cavalcante, Charles Casimiro
Coorientador: Vigelis, Rui Facundo
Palavras-chave: Geometria da informação;Exponencial deformada;Função normalizadora;Entropia;Variedade estatística
Data do documento: 2020
Citação: VIEIRA, F. L. J. (2020)
Resumo: Nesta tese são estudadas variedades estatísticas generalizadas no contexto de geometria da informação. O conjunto $P_{\mu}$ das funções de densidade de probabilidade estritamente positivas pode ser munido com uma estrutura de variedade de Banach de classe $C^{\infty}$. Uma das nossas contribuições está na generalização dessa construção que usa funções exponenciais deformadas injetivas. Mais precisamente, a parametrização, construída nessa tese, foi feita usando uma função exponencial deformada não injetiva a qual assume zero até certo ponto e dali em diante é estritamente crescente. Essa construção abriu espaço para podermos parametrizar $P_{\mu}$ usando uma maior diversidade de funções. A partir dessas exponenciais deformadas não injetivas é possível definir uma divergência na vizinhança parametrizada e consequentemente a $\varphi$-divergência para $P_{\mu}$. Deriva dessa divergência a possibilidade de fazer geometria usando métrica e conexões. Além disso, estas estão relacionadas com $q$-divergência, métrica e conexões obtidas por meio da função $q$-exponencial já conhecidas na literatura. Provamos também que a $\kappa$-exponencial e a $q$-exponencial podem ser usadas na generalização da divergência de Rényi. Outra contribuição importante deste trabalho consiste em introduzir novas $\varphi$-entropias que recaem, fazendo casos particulares, em entropias já conhecidas. Além disso, resultados análogos foram provados para as entropias relativas. Para as funções exponenciais deformadas injetivas, na construção da parametrização aparece uma função chamada de normalizadora. Ainda nesta tese, elucidamos o estudo do comportamento da função normalizadora próximo ao bordo do seu domínio no caso em que os pontos analisados estão na classe Musielak-Orlicz. Esse caso era o que faltava para completar todos os possíveis casos que compreendem a classe de funções estudadas. Diante desses fatos, a principal contribuição dessa tese consiste no estudo local das variedades estatísticas, usando exponenciais deformadas não injetivas, para obter novas $\varphi$-entropias com propriedades análogas às entropias já conhecidas e investigadas em geometria da informação. Tais resultados permitem adquirir um leque maior de ferramentas apropriadas no estudo problemas como processamento de sinais, otimização, análise numérica, dentre outros.
Abstract: In this thesis we study generalized statistical manifolds in the context of information geometry. The set of the strictly positive probability density functions, Pµ , can be provided with a C∞- Banach manifold. One contributions is in the generalization of this construct that uses injective deformed exponential functions. More precisely, the parametrization constructed in this thesis was made using a non-injective deformed exponential function which assumes zero until a cer- tain point and from then on is strictly increasing. This construction allowed us to parameterize Pµ using a greater diversity of functions. From these non-injecting deformed exponentials it is possible to define a divergence in the parameterized neighborhood and consequently the ϕ- divergence for Pµ . This divergence brings the possibility of a geometrical investigation using metric and connections. Moreover, they are related to q-divergence, metric, and connections obtained through the q-exponential function already known in the literature. We also prove that the κ-exponential and q-exponential function can be used to generalize the R´ enyi divergence. Another contribution of this work is the introduction new of ϕ-entropies that reduce, as parti- cular cases, to already known entropies. Similar results were proved for the relative entropy. Going back to the study of the injected deformed exponential functions in the construction of the parametrization it appears a normalization function. Still in this thesis, we elucidate the study of the behavior of the normalizing function near the boundary of its domain in the case where the analyzed points are in the Musielak-Orlicz class. This case was missing to complete all possible cases regarding this class of deformed functions. Given these facts, the main contribution of this thesis is the local study of statistical manifolds, using non-injected deformed exponentials, to obtain new ϕ-entropies with properties similar to the entropy already known and investigated in information geometry. These results allow us to acquire a wider range of appropriate tools for studying problems such as signal processing, optimization, numerical analysis, among others.
Descrição: VIEIRA, Francisca Leidmar Josué. Exponenciais deformadas em variedades estatísticas: caracterização e análise de famílias de entropias. 2020. 87 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/55553
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