题目
一部电话机键盘上有10个数字键(0~9)。设发送数字1的概率为0.3,发送数字3和8的概率分别为0.14,发送数字2,4,5,6,7,9和0的概率分别为0.06,。试求: (1)每键的平均信息量(熵); (2)如果按键速率为2个/s,试计算传输的信息速率。
一部电话机键盘上有10个数字键(0~9)。设发送数字1的概率为0.3,发送数字3和8的概率分别为0.14,发送数字2,4,5,6,7,9和0的概率分别为0.06,。试求: (1)每键的平均信息量(熵); (2)如果按键速率为2个/s,试计算传输的信息速率。
题目解答
答案
(1)3.02b/键 (2)6.04b/s
解析
步骤 1:计算每个数字键的自信息量
根据信息论中的自信息量公式,对于一个事件发生的概率为p,其自信息量I为:
\[ I = -\log_2(p) \]
其中,对数的底数为2,单位为比特(bit)。
步骤 2:计算每个数字键的自信息量
根据题目中给出的概率,我们可以计算每个数字键的自信息量:
- 数字1的概率为0.3,其自信息量为:\[ I_1 = -\log_2(0.3) \]
- 数字3和8的概率为0.14,其自信息量为:\[ I_3 = I_8 = -\log_2(0.14) \]
- 数字2,4,5,6,7,9和0的概率为0.06,其自信息量为:\[ I_2 = I_4 = I_5 = I_6 = I_7 = I_9 = I_0 = -\log_2(0.06) \]
步骤 3:计算平均信息量(熵)
平均信息量(熵)H为所有自信息量的加权平均值,即:
\[ H = \sum_{i=0}^{9} p_i I_i \]
其中,\( p_i \)为第i个数字键的概率,\( I_i \)为第i个数字键的自信息量。
步骤 4:计算传输的信息速率
信息速率R为平均信息量H乘以按键速率,即:
\[ R = H \times \text{按键速率} \]
其中,按键速率为2个/s。
根据信息论中的自信息量公式,对于一个事件发生的概率为p,其自信息量I为:
\[ I = -\log_2(p) \]
其中,对数的底数为2,单位为比特(bit)。
步骤 2:计算每个数字键的自信息量
根据题目中给出的概率,我们可以计算每个数字键的自信息量:
- 数字1的概率为0.3,其自信息量为:\[ I_1 = -\log_2(0.3) \]
- 数字3和8的概率为0.14,其自信息量为:\[ I_3 = I_8 = -\log_2(0.14) \]
- 数字2,4,5,6,7,9和0的概率为0.06,其自信息量为:\[ I_2 = I_4 = I_5 = I_6 = I_7 = I_9 = I_0 = -\log_2(0.06) \]
步骤 3:计算平均信息量(熵)
平均信息量(熵)H为所有自信息量的加权平均值,即:
\[ H = \sum_{i=0}^{9} p_i I_i \]
其中,\( p_i \)为第i个数字键的概率,\( I_i \)为第i个数字键的自信息量。
步骤 4:计算传输的信息速率
信息速率R为平均信息量H乘以按键速率,即:
\[ R = H \times \text{按键速率} \]
其中,按键速率为2个/s。