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基礎理論

コインを1枚投げる。表が出る確率が3/4、裏が出る確率が1/4のとき、この情報源のエントロピーH(ビット)に最も近い値はどれか。(log₂(3)≒1.585、log₂(4)=2とする)

ア.0.5
イ.0.81正解
ウ.1.0
エ.1.5

解説

エントロピーは「驚き度の平均」。コインが公平(1/2・1/2)なら最大1bit。片方に偏るほど結果が読めてきて驚きが減る——3/4・1/4の不公平コインは0.81bitと少し予測しやすい。

なぜ イ が正解か

イが正解。H = -Σp_i log₂(p_i) = -(3/4)log₂(3/4) - (1/4)log₂(1/4)。計算:log₂(3/4)=log₂3-log₂4=1.585-2=-0.415、log₂(1/4)=-2。H=-(3/4)×(-0.415)-(1/4)×(-2)=0.311+0.5=0.811≈0.81ビット。

なぜ ア は間違いか

0.5は公平コイン0.5bitと混同。計算せず直感で選ぶとこうなる。

なぜ ウ は間違いか

1.0は公平コイン(p=1/2ずつ)のエントロピー。偏りのある1/4・3/4には適用できない。

なぜ エ は間違いか

1.5は2ビット以上の情報源(4値など)の場合に近い値。1値情報源では最大1bitまでしかならない。

出典: AI生成問題(学習用)