93
правки
Изменения
→Неравенство Макмиллана
Для удобства при кодировании вместо нулей и единиц будем использовать <tex>a</tex> и <tex>b</tex> соответственно.
Представим сумму всех слов (кодируемых через <tex>a</tex> и <tex>b</tex>) и возведем эту сумму в степень <tex>N \in \mathbb N</tex> (любое натуральное число): <tex>(P_1+P_2+...P_k)^N</tex>. Раскроем скобки, подразумевая под умножением конкатенацию двух слов. По определению однозначности никакое слово не может быть получено двумя способами при соединении кодовых слов, следовательно все слова должны получиться разными.
Вот пример для однозначного кода со словами <tex>a,ab,bb</tex> и <tex>N=2</tex>:
<tex>(a+ab+bb)^2</tex><tex>=(a+ab+bb)\times{(a+ab+bb)}=aa+aab+abb+aba+abab+abbb+bba+bbab+bbbb.</tex> Все получившиеся слагаемые (слова) различны (соответствует определению однозначности).
Подставим <tex>a=b=\frac{1}{2}</tex> в неравенство. Для кодового слова <tex>P_i</tex> длины <tex>{n_i}</tex> получим <tex>2^{-n_i}</tex>. В левой части получится выражение из неравенства Макмиллана: <tex>(2^{-n_1}+2^{-n_2}+...+2^{-n_k})^N</tex>. Всего имеется не более <tex>2^l</tex> слагаемых длины <tex>l</tex> равных <tex>2^{-l}</tex>, следовательно слагаемые данной длины в сумме не превосходят единицы, а правая часть не превосходит максимальной длины слагаемых: <tex>N\times{\max(n_i)}</tex>. Получаем, что <tex>(2^{-n_1}+2^{-n_2}+...+2^{-n_k})^N \le N\times{\max(n_i)}</tex> верно для любого <tex>N</tex>. Так как показательная функция растет быстрее линейной, то при основании большем единицы неравенство нарушается. Поэтому, для однозначного кода выполняется неравенство Макмиллана.
