信息论与编码习题课新
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第二章习题解答2-1、试问四进制、八进制脉冲所含信息量是二进制脉冲的多少倍? 解:四进制脉冲可以表示4个不同的消息,例如:{0, 1, 2, 3}八进制脉冲可以表示8个不同的消息,例如:{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} 二进制脉冲可以表示2个不同的消息,例如:{0, 1} 假设每个消息的发出都是等概率的,则:四进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 24log log )(1=== 八进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 38log log )(2=== 二进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 12log log )(0===所以:四进制、八进制脉冲所含信息量分别是二进制脉冲信息量的2倍和3倍。
2、 设某班学生在一次考试中获优(A )、良(B )、中(C )、及格(D )和不及格(E )的人数相等。
当教师通知某甲:“你没有不及格”,甲获得了多少比特信息?为确定自己的成绩,甲还需要多少信息? 解:根据题意,“没有不及格”或“pass”的概率为54511pass =-=P 因此当教师通知某甲“没有不及格”后,甲获得信息在已知“pass”后,成绩为“优”(A ),“良”(B ),“中”(C )和“及格”(D ) 的概率相同:41score )pass |()pass |()pass |()pass |(=====D P C P B P A P P 为确定自己的成绩,甲还需信息bits 241loglog score score =-=-=P I 3、中国国家标准局所规定的二级汉字共6763个。
设每字使用的频度相等,求一个汉字所含的信息量。
设每个汉字用一个1616⨯的二元点阵显示,试计算显示方阵所能表示的最大信息。
显示方阵的利用率是多少?解:由于每个汉字的使用频度相同,它们有相同的出现概率,即67631=P 因此每个汉字所含的信息量为bits 7.1267631loglog =-=-=P I 字每个显示方阵能显示256161622=⨯种不同的状态,等概分布时信息墒最大,所以一个显示方阵所能显示的最大信息量是bits322.054log log passpass =-=-=P Ibits 25621loglog =-=-=P I 阵显示方阵的利用率或显示效率为0497.02567.12===阵字I I η 4、两个信源1S 和2S 均有两种输出:1 ,0=X 和1 ,0=Y ,概率分别为2/110==X X P P ,4/10=Y P ,4/31=Y P 。
第二章习题解答2-1、试问四进制、八进制脉冲所含信息量是二进制脉冲的多少倍? 解:四进制脉冲可以表示4个不同的消息,例如:{0, 1, 2, 3} 八进制脉冲可以表示8个不同的消息,例如:{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} 二进制脉冲可以表示2个不同的消息,例如:{0, 1} 假设每个消息的发出都是等概率的,则:四进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 24log log )(1=== 八进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 38log log )(2=== 二进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 12log log )(0===所以:四进制、八进制脉冲所含信息量分别是二进制脉冲信息量的2倍和3倍。
2、 设某班学生在一次考试中获优(A )、良(B )、中(C )、及格(D )和不及格(E )的人数相等。
当教师通知某甲:“你没有不及格”,甲获得了多少比特信息?为确定自己的成绩,甲还需要多少信息? 解:根据题意,“没有不及格”或“pass”的概率为54511pass =-=P 因此当教师通知某甲“没有不及格”后,甲获得信息在已知“pass”后,成绩为“优”(A ),“良”(B ),“中”(C )和“及格”(D ) 的概率相同:41score )pass |()pass |()pass |()pass |(=====D P C P B P A P P 为确定自己的成绩,甲还需信息bits 241loglog score score =-=-=P I 3、中国国家标准局所规定的二级汉字共6763个。
设每字使用的频度相等,求一个汉字所含的信息量。
设每个汉字用一个1616⨯的二元点阵显示,试计算显示方阵所能表示的最大信息。
显示方阵的利用率是多少?解:由于每个汉字的使用频度相同,它们有相同的出现概率,即67631=P 因此每个汉字所含的信息量为bits 7.1267631loglog =-=-=P I 字每个显示方阵能显示256161622=⨯种不同的状态,等概分布时信息墒最大,所以一个显示方阵所能显示的最大信息量是bits 322.054loglog passpass =-=-=P Ibits 25621loglog 256=-=-=P I 阵显示方阵的利用率或显示效率为0497.02567.12===阵字I I η 4、两个信源1S 和2S 均有两种输出:1 ,0=X 和1 ,0=Y ,概率分别为2/110==X X P P ,4/10=Y P ,4/31=Y P 。
第二章习题:补充题:掷色子,(1)若各面出现概率相同(2)若各面出现概率与点数成正比试求该信源的数学模型 解: (1)根据61()1ii p a ==∑,且16()()p a p a ==,得161()()6p a p a ===,所以信源概率空间为123456111111666666⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦P (2)根据61()1i i p a ==∑,且126(),()2,()6p a k p a k p a k ===,得121k =。
123456123456212121212121⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦P 2-2 由符号集{}0,1组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为P(0/00)=0.8,P(0/11)=0.2,P(1/00)=0.2, P(1/11)=0.8,P(0/01)=0.5,P(0/10)=0.5,P(1/01)=0.5,P(1/10)=0.5。
画出状态图,并计算各状态的稳态概率。
解:由二阶马氏链的符号转移概率可得二阶马氏链的状态转移概率为: P(00/00)=0.8 P(10/11)=0.2 P(01/00)=0.2 P(11/11)=0.8 P(10/01)=0.5 P(00/10)=0.5 P(11/01)=0.5 P(01/10)=0.5二进制二阶马氏链的状态集S={,1S 432,,S S S }={00,01,10,11}0.80.20.50.50.50.50.20.8⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦P 状态转移图各状态稳定概率计算:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==∑∑==41411i jij i j j WP W W 即 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++++++=+++=+++=+++=143214443432421414434333232131342432322212124143132121111W W W W P W P W P W P W W P W P W P W P W W P W P W P W P W w P W P W P W P W W0.80.8得:14541==W W 14232==W W 即:P(00)=P(11)=145 P(01)=P(10)=1422-6掷两粒骰子,当其向上的面的小圆点数之和是3时,该消息所包含的信息量是多少?当小圆点数之和是7时,该消息所包含的信息量又是多少? 解:2211111(3)(1)(2)(2)(1)666618(3)log (3)log 18()P P P P P I p ⎧=⋅+⋅=⨯+⨯=⎪⎨⎪=-=⎩比特 226(7)(1)(6)(2)(5)(3)(4)(4)(3)(5)(2)(6)(1)36(7)log (7)log 6()P P P P P P P P P P P P P I p ⎧=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=⎪⎨⎪=-=⎩比特2-72-7设有一离散无记忆信源,其概率空间为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=====⎥⎦⎤⎢⎣⎡81,41,41,833,2,1,04321x x x x P X该信源发出的消息符号序列为(202 120 130 213 001 203 210 110 321 010 021 032 011 223 210),求此消息的自信息量是多少及平均每个符号携带的信息量?解:消息序列中,“0”个数为1n =14,“1”个数为2n =13,“2”个数为3n =12,“3”个数为4n =6. 消息序列总长为N =1n +2n +3n +4n =45(个符号)(1) 消息序列的自信息量: =I ∑==41)(i iix I n -)(log 412i i ix p n∑== 比特81.87)3(log 6)2(log 12)1(log 13)0(log 142222=----p p p p(2) 平均每个符号携带的信息量为:)/(95.14571.87符号比特==N I 2-14 在一个二进制信道中,信息源消息集X={0,1},且P(1)=P(0),信宿的消息集Y={0,1},信道传输概率P (1/0)=1/4,P (0/1)=1/8。
信息论编码与基础课后题(第二章)第二章习题解答2-1、试问四进制、八进制脉冲所含信息量是二进制脉冲的多少倍?解:四进制脉冲可以表示4个不同的消息,例如:{0, 1, 2, 3}八进制脉冲可以表示8个不同的消息,例如:{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}二进制脉冲可以表示2个不同的消息,例如:{0, 1}假设每个消息的发出都是等概率的,则: 四进制脉冲的平均信息量symbol bit n X H / 24log log )(1===八进制脉冲的平均信息量symbolbit n X H / 38log log )(2=== 二进制脉冲的平均信息量symbolbit n XH / 12log log )(0===所以:四进制、八进制脉冲所含信息量分别是二进制脉冲信息量的2倍和3倍。
2、 设某班学生在一次考试中获优(A )、良(B )、中(C )、及格(D )和不及格(E )的人数相等。
当教师通知某甲:“你没有不及格”,甲获得了多少比特信息?为确定自己的成绩,甲还需要多少信息?解:根据题意,“没有不及格”或“pass”的概率为54511pass =-=P因此当教师通知某甲“没有不及格”后,甲获得信息在已知“pass”后,成绩为“优”(A ),“良”(B ),“中”(C )和“及格”(D ) 的概率相同:41score )pass |()pass |()pass |()pass |(=====D P C P B P A P P为确定自己的成绩,甲还需信息bits 241log log score score =-=-=P I 3、中国国家标准局所规定的二级汉字共6763个。
设每字使用的频度相等,求一个汉字所含的信息量。
设每个汉字用一个1616⨯的二元点阵显示,试计算显示方阵所能表示的最大信息。
显示方阵的利用率是多少?解:由于每个汉字的使用频度相同,它们有相同的出现概率,即 67631=P 因此每个汉字所含的信息量为bits 7.1267631log log =-=-=P I 字每个显示方阵能显示256161622=⨯种不同的状态,bits 322.054loglog passpass =-=-=P I等概分布时信息墒最大,所以一个显示方阵所能显示的最大信息量是bits25621loglog 256=-=-=P I 阵显示方阵的利用率或显示效率为0497.02567.12===阵字I I η4、两个信源1S 和2S 均有两种输出:1 ,0=X 和1 ,0=Y ,概率分别为2/110==X XP P ,4/10=YP ,4/31=YP 。