Consider the problem of estimating a random variable $X$ from noisy observations $Y = X+ Z$, where $Z$ is standard normal, under the $L^1$ fidelity criterion. It is well known that the optimal Bayesian estimator in this setting is the conditional median. This work shows that the only prior distribution on $X$ that induces linearity in the conditional median is Gaussian. Along the way, several other results are presented. In particular, it is demonstrated that if the conditional distribution $P_{X|Y=y}$ is symmetric for all $y$, then $X$ must follow a Gaussian distribution. Additionally, we consider other $L^p$ losses and observe the following phenomenon: for $p \in [1,2]$, Gaussian is the only prior distribution that induces a linear optimal Bayesian estimator, and for $p \in (2,\infty)$, infinitely many prior distributions on $X$ can induce linearity. Finally, extensions are provided to encompass noise models leading to conditional distributions from certain exponential families.


翻译:考虑在噪声观测 $Y = X + Z$ 下估计随机变量 $X$ 的问题,其中 $Z$ 服从标准正态分布,且以 $L^1$ 保真度准则为评价标准。众所周知,在此设定下最优贝叶斯估计量是条件中位数。本文证明,使条件中位数具有线性形式的唯一先验分布是高斯分布。在此过程中,还给出了若干其他结果。特别地,我们论证了若条件分布 $P_{X|Y=y}$ 对所有 $y$ 均对称,则 $X$ 必须服从高斯分布。此外,我们考虑了其他 $L^p$ 损失函数,并观察到如下现象:对于 $p \in [1,2]$,高斯分布是唯一能诱导线性最优贝叶斯估计量的先验分布;而对于 $p \in (2,\infty)$,存在无穷多个 $X$ 的先验分布能诱导线性形式。最后,本文将结论推广至包含某些指数族条件分布的噪声模型。

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