Kullback-Leibler (KL) divergence is one of the most important divergence measures between probability distributions. In this paper, we investigate the properties of KL divergence between Gaussians. Firstly, for any two $n$-dimensional Gaussians $\mathcal{N}_1$ and $\mathcal{N}_2$, we find the supremum of $KL(\mathcal{N}_1||\mathcal{N}_2)$ when $KL(\mathcal{N}_2||\mathcal{N}_1)\leq \epsilon$ for $\epsilon>0$. This reveals the approximate symmetry of small KL divergence between Gaussians. We also find the infimum of $KL(\mathcal{N}_1||\mathcal{N}_2)$ when $KL(\mathcal{N}_2||\mathcal{N}_1)\geq M$ for $M>0$. Secondly, for any three $n$-dimensional Gaussians $\mathcal{N}_1, \mathcal{N}_2$ and $\mathcal{N}_3$, we find a bound of $KL(\mathcal{N}_1||\mathcal{N}_3)$ if $KL(\mathcal{N}_1||\mathcal{N}_2)$ and $KL(\mathcal{N}_2||\mathcal{N}_3)$ are bounded. This reveals that the KL divergence between Gaussians follows a relaxed triangle inequality. Importantly, all the bounds in the theorems presented in this paper are independent of the dimension $n$.
翻译:Kullback- Leiberr (KL) 的差值是概率分布中最重要的差值之一 。 在本文中, 我们调查了 Gaussians 之间 KL 差值的特性。 首先, 对于任何两个美元以上的高斯人来说, $\ mathcal{ N ⁇ 1} 和$mathcal{N ⁇ 2} N ⁇ 1{ mathcal{N ⁇ 2} n}, 当$( mathcal{ N} N%2} mathal{N} N% 2} mathal{N ⁇ cal{ n ⁇ 1\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ $美元。 当$KL( mal$) 美元( mal$) =N_ lix_\\\\\\\\\\\\\\\\\ maral) 美元 美元( 美元) 美元) 美元以内, 美元以美元以美元( 美元) 美元以美元) 美元( 美元) 美元) 美元( 美元) 美元) 美元) 美元=====美元( 美元) 美元) 美元====美元( 美元), 美元), 美元=美元=美元=美元(美元), 我们=美元=美元=美元(美元), 我们==========美元), 我们==美元(美元), 我们=mamamamamamamamamamamamamama), 我们。