这个非标准的Azuma不等式的证据是什么?


12

在Dwork等人的“ 促进和区别性隐私的附录B”中,作者陈述了以下结果,但没有证据,并将其称为Azuma不等式:

C1,,Ck来实值随机变量,使得对于每一个i[k]

  1. Pr[|Ci|α]=1
  2. 对于每个,我们有。(c1,,ci1)Supp(C1,,Ci1)E[CiC1=c1,,Ci1=ci1]β

那么对于每个,我们有。z>0Pr[i=1kCi>kβ+zkα]ez2/2

我无法证明这一点。Azuma不等式标准形式是

假设是a,并且几乎可以肯定。然后对于所有,我们有。{X0,X1,,Xk}|XiXi1|γit>0Pr[Xkt]exp(t2/(2i=1kγi2))

为了证明Dwork等人陈述的Azuma不等式的版本,我认为我们应该取且。这样,我认为是a。但是我们只能说| X_i-X_ {i-1} | \ leq 2 \ alpha几乎可以肯定,对吧?这两个因数会引起麻烦,因为这意味着在替换后,我们仅发现\ Pr [\ sum_ {i = 1} ^ k C_i> k \ beta + z \ sqrt {k} \ cdot 2 \ alpha \ leq e ^ {-z ^ 2/2},比Dwork等人的结论弱。X0=0Xi=Xi1+CiE[CiC1,C2,,Ci1]{X0,,Xk}|XiXi1|2αPr[i=1kCi>kβ+zk2α]ez2/2

我缺少一个简单的技巧吗?是Dwork等人的声明。缺少两个因子?


本文中的说法是正确的,但并非源自Azuma不等式的“通常”版本。问题在于,通常的语句假定但相同长度的任何间隔都可以;没有理由假定对称间隔。XiXi1[a,a]
托马斯

Answers:


13

我找不到参考,因此我将在此处草绘证明。

定理。令为实随机变量。令为常数。假设,对于支持下的所有和所有, 我们有X1,,Xna1,,an,b1,,bni{1,,n}(x1,,xi1)(X1,,Xi1)

  1. E[Xi|X1=x1,,Xi1=xi1]0
  2. P[Xi[ai,bi]]=1

然后,对于所有,t0

P[i=1nXit]exp(2t2i=1n(biai)2).

证明。定义。我们声称对于所有和,我们都有 假设和对于所有在支撑的Yi=j=1iXj

(*)i{1,,n} λ0     E[eλYi]e18λ2j=1i(bjaj)2.
iλ
E[eλYi]=E[eλYi1eλXi]=E[eλYi1E[eλXi|Yi1]].
μ(yi1):=E[Xi|Yi1=yi1]0P[Xi[ai,bi]]=1yi1Yi1。(请注意,。)因此,根据霍夫丁的引理,对于所有在和所有。由于,我们有,对于所有, 现在归纳得出上面的声明(*)。Yi1=X1++Xi1
E[eλXi|Yi1=yi1]eλμ(yi1)+18λ2(biai)2
yi1Yi1λRμ(yi1)0λ0
E[eλYi]E[eλYi1e0+18λ2(biai)2].

现在我们将马尔可夫不等式应用于并使用我们的声明(*)。对于所有, 最后,设置以最小化右手表达式并获得结果。eλYnt,λ>0

P[i=1nXit]=P[Ynt]=P[eλYneλt]E[eλYn]eλte18λ2i=1n(biai)2eλt.
λ=4ti=1n(biai)2

正如我在评论中提到的那样,此声明与Azuma不等式的“通常”声明之间的主要区别在于,需要而不是。前者提供了更大的灵活性,在某些情况下节省了2倍。Xi[ai,bi]Xi[a,a]

注意,证明中的随机变量是超级市场。您可以通过设置a,设置和(其中),然后应用以上结果。YiY1,,YnXi=YiYi1[ai,bi]=[ci,ci]P[|YiYi1|ci]=1


在证明的第一行中,大概应该是(总和的上限为而不是)....Yi=j=1iXjin
Dougal

1
该证明也由Dubhashi和Panconesi在专着中给出。
Kristoffer Arnsfelt Hansen

@KristofferArnsfeltHansen:太好了。你有链接吗?
托马斯
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.