{"id":1743,"date":"2024-02-04T22:29:09","date_gmt":"2024-02-04T22:29:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/?p=1743"},"modified":"2025-03-10T19:01:35","modified_gmt":"2025-03-10T19:01:35","slug":"note-to-self-gaussian-hypercontractivity","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2024\/02\/04\/note-to-self-gaussian-hypercontractivity\/","title":{"rendered":"Note to Self: Gaussian Hypercontractivity"},"content":{"rendered":"\n<p>The purpose of this note is to describe the Gaussian hypercontractivity inequality. As an application, we&#8217;ll obtain a weaker version of the <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2022\/10\/04\/note-to-self-hanson-wright-inequality\/\">Hanson\u2013Wright inequality<\/a>.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">The Noise Operator<\/h2>\n\n\n\n<p>We begin our discussion with the following question:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6c939e9f6b46a123457a072aa49b124e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#110;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"88\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> be a function. What happens to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, on average, if we perturb its inputs by a small amount of Gaussian noise?<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Let&#8217;s be more specific about our noise model. Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-451b5a4bf53eb12c9f16f0e0b7904576_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#32;&#92;&#105;&#110;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"53\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/> be an input to the function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> and fix a parameter <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1058d1aa02e356f29f1ae5730a505b49_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#48;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"73\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> (think of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> as close to 1). We&#8217;ll define the noise corruption of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> to be<\/p>\n\n\n\n<p><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (1) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a9a458d4a3787f2f427555dcbe4f377a_l3.png\" height=\"23\" width=\"393\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#44;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#119;&#104;&#101;&#114;&#101;&#32;&#125;&#32;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#46;&#32;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>Here, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b8ff9ca209380ab9a3f9e6d2904b0c22_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"96\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Multivariate_normal_distribution#Standard_normal_random_vector\">standard multivariate Gaussian distribution<\/a>. In our definition of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-432c39d9f8d99db96b1c6fcbf1f9899c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>, we both add Gaussian noise <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-06db0db5597740cad0bf7c1ac02ebc05_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"86\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and shrink the vector <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> by a factor <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. In particular, we highlight two extreme cases:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>No noise.<\/strong> If <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3cfa13d811156f775e83db08e39d3290_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"40\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, then there is no noise and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-51649b20333a7a077c7230769288bba1_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>All noise.<\/strong> If <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-69e9da2fe7c9f76255a81634d7398042_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, then there is all noise and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d67dcd5f96a651b614c368f9acb1b539_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"51\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. The influence of the original vector <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> has been washed away completely.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>The noise corruption (1) immediately gives rise to the <em>noise operator<\/em><sup class=\"modern-footnotes-footnote \" data-mfn=\"1\" data-mfn-post-scope=\"000000000000057f0000000000000000_1743\"><a href=\"javascript:void(0)\"  role=\"button\" aria-pressed=\"false\" aria-describedby=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-1\">1<\/a><\/sup><span id=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-1\" role=\"tooltip\" class=\"modern-footnotes-footnote__note\" tabindex=\"0\" data-mfn=\"1\">The noise operator is often called the Hermite operator. The noise operator is related to the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Ornstein\u2013Uhlenbeck_process#Mathematical_properties\">Ornstein\u2013Uhlenbeck semigroup operator<\/a> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c242ee4a075091735fa018995371307d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#80;&#95;&#116;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"16\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> by a change of variables, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2e8fb05527a0acd5f66a30f9720cdf2d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#80;&#95;&#116;&#32;&#61;&#32;&#85;&#95;&#123;&#92;&#101;&#94;&#123;&#45;&#116;&#125;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"72\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>.<\/span> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f257bad156a79336284e08202fa831db_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6c939e9f6b46a123457a072aa49b124e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#110;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"88\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> be a function. The noise operator <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f257bad156a79336284e08202fa831db_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> is defined to be:<\/p>\n\n\n\n<p><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 25px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (2) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7d5a50c680b2faee3c89c5a8d21d6496_l3.png\" height=\"25\" width=\"460\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#40;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#41;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#102;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#093;&#32;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#125;&#091;&#102;&#40;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#41;&#093;&#46;&#32;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>The noise operator computes the average value of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> when evaluated at the noisy input <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-432c39d9f8d99db96b1c6fcbf1f9899c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. Observe that the noise operator maps a <em>function<\/em> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6c939e9f6b46a123457a072aa49b124e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#110;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"88\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> to another <em>function<\/em> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d599b85b82c9dcf705a94fb9231e8437_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#110;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"106\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. Going forward, we will write <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> to denote <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6914a14592478bbf8d95b02771a5b1a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#40;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#41;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"65\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p>To understand how the noise operator acts on a function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, we can write the expectation in the definition (2) as an integral:<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 46px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c3e346daf451893f22c11a800ebfaf47_l3.png\" height=\"46\" width=\"394\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#92;&#105;&#110;&#116;&#95;&#123;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#100;&#125;&#32;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#121;&#41;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#40;&#50;&#92;&#112;&#105;&#32;&#40;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#41;&#41;&#94;&#123;&#100;&#47;&#50;&#125;&#125;&#92;&#101;&#94;&#123;&#45;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#124;&#121;&#124;&#94;&#50;&#125;&#123;&#50;&#40;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#41;&#125;&#125;&#32;&#92;&#44;&#32;&#92;&#109;&#97;&#116;&#104;&#114;&#109;&#123;&#100;&#125;&#32;&#121;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Here, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-5b9985fd857136aefefe327bf0abab2f_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#124;&#121;&#124;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"15\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> denotes the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Norm_(mathematics)#Euclidean_norm\">(Euclidean) length<\/a> of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-86c0cdc8102ffc210895ab69b5bee666_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#121;&#92;&#105;&#110;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#100;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. We see that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ddf2e8c13e6f50b83d5869d5e44282d2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> is the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Convolution\"><em>convolution<\/em><\/a> of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-797bb0fb4cc73b09f6427a365b2c0be2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"43\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> with a Gaussian density. Thus, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f257bad156a79336284e08202fa831db_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> acts to <em><a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Mollifier\">smooth<\/a><\/em> the function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p>See below for an illustration. The red solid curve is a function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, and the blue dashed curve is <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-903c5bcce65a5f098ce329e7639338a9_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#123;&#48;&#46;&#57;&#53;&#125;&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"46\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. <\/p>\n\n\n\n<iframe loading=\"lazy\" src=\"https:\/\/www.desmos.com\/calculator\/qicw5lyn1f?embed\" width=\"500\" height=\"500\" style=\"border: 1px solid #ccc\" frameborder=0><\/iframe>\n\n\n\n<p>As we decrease <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> from <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-27e3598fd2d4f0491067f1afaced92e9_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-54589d9b5610bf48dcf5a1b1f24a67b6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, the function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ddf2e8c13e6f50b83d5869d5e44282d2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> is smoothed more and more. When we finally reach <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-69e9da2fe7c9f76255a81634d7398042_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ddf2e8c13e6f50b83d5869d5e44282d2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> has been smoothed all the way into a constant.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Random Inputs<\/h2>\n\n\n\n<p>The noise operator converts a function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> to another function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ddf2e8c13e6f50b83d5869d5e44282d2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. We can evaluate these two functions at a Gaussian random vector <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fc762294b3ba3702312728d1389bab0c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"130\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, resulting in two random variables <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0793029ff5365c08494b5e059840049b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p>We can think of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> as a modification of the random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0793029ff5365c08494b5e059840049b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> where &#8220;a <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7daff9250fbd4e1a952cd2d1b604920b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"46\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> fraction of the variance of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> has been averaged out\u201d. We again highlight the two extreme cases:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>No noise.<\/strong> If <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3cfa13d811156f775e83db08e39d3290_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"40\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2d122dd387239acdbd840e5a7f67f2c1_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"110\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. None of the variance of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> has been averaged out.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>All noise.<\/strong> If <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8e6e29c4d44fad743f3d35fd6e74fcfb_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>,<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8b96c3890f33c8e43bbeffe16e7ba478_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#125;&#091;&#102;&#40;&#103;&#41;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"221\" style=\"vertical-align: -8px;\"\/> is a constant random variable. All of the variance of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> has been averaged out.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Just as decreasing <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> smoothes the function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ddf2e8c13e6f50b83d5869d5e44282d2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> until it reaches a constant function at <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-69e9da2fe7c9f76255a81634d7398042_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, decreasing <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> makes the random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> more and more &#8220;well-behaved&#8221; until it becomes a constant random variable at <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-69e9da2fe7c9f76255a81634d7398042_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. This &#8220;well-behavingness&#8221; property of the noise operator is made precise by the Gaussian hypercontractivity theorem.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Moments and Tails<\/h2>\n\n\n\n<p>In order to describe the &#8220;well-behavingness&#8221; properties of the noise operator, we must answer the question:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>How can we measure how well-behaved a random variable is?<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>There are many answers to this question. For this post, we will quantify the well-behavedness of a random variable by using the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Lp_space\">norm<\/a>.<sup class=\"modern-footnotes-footnote \" data-mfn=\"2\" data-mfn-post-scope=\"000000000000057f0000000000000000_1743\"><a href=\"javascript:void(0)\"  role=\"button\" aria-pressed=\"false\" aria-describedby=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-2\">2<\/a><\/sup><span id=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-2\" role=\"tooltip\" class=\"modern-footnotes-footnote__note\" tabindex=\"0\" data-mfn=\"2\">Using <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Norm_(mathematics)\">norms<\/a> is a common way of measuring the niceness of a function or random variable in applied math. For instance, we can use <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2020\/07\/15\/big-ideas-in-applied-math-smoothness-and-degree-of-approximation\/\">Sobolev norms<\/a> or <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2023\/12\/01\/five-interpretations-of-kernel-quadrature\/#smoothness-and-reproducing-kernel-hilbert-spaces\">reproducing kernel Hilbert space norms<\/a> to measure the smoothness of a function in approximation theory, as I&#8217;ve discussed before on this blog.<\/span>\n\n\n\n<p>The <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norm of a (<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-346a24bdb0c93c5911f0dc6db6d8f3d5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"13\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>-valued) random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7506eeeff09aad3bcf6b7259302df451_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#121;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is defined to be <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 26px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (3) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-44366ba8d857261afbac3dd53d6772d7_l3.png\" height=\"26\" width=\"151\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#121;&#125;&#95;&#112;&#32;&#92;&#99;&#111;&#108;&#111;&#110;&#101;&#113;&#113;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#124;&#121;&#124;&#94;&#112;&#093;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>The <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-726e7ac82690902493102f577788aa40_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>th power of the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norm <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ffa2476b5ba97383558832ca3a401f04_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#121;&#125;&#95;&#112;&#94;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"32\" style=\"vertical-align: -8px;\"\/> is sometimes known as the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-726e7ac82690902493102f577788aa40_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/><em>th absolute moment<\/em> of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7506eeeff09aad3bcf6b7259302df451_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#121;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p>The <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norms of random variables control the <em>tails<\/em> of a random variable\u2014that is, the probability that a random variable is large in magnitude. A random variables with small tails is typically thought of as a &#8220;nice&#8221; or &#8220;well-behaved&#8221; random variable. Random quantities with small tails are usually desirable in applications, as they are more predictable\u2014unlikely to take large values.<\/p>\n\n\n\n<p>The connection between tails and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norms can be derived as follows. First, write the tail probability <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-92bdff9bd4603e5ede6abd3853529a13_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#121;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#92;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"77\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9357d7f074d343e8f5599e26b08d9a2f_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#32;&#62;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"14\" width=\"39\" style=\"vertical-align: -2px;\"\/> using <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-726e7ac82690902493102f577788aa40_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>th powers: <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0261832962dbc7be3cd42ee90aad4985_l3.png\" height=\"19\" width=\"199\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#121;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#92;&#125;&#32;&#61;&#32;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#92;&#123;&#32;&#124;&#121;&#124;&#94;&#112;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#94;&#112;&#32;&#92;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Then, we apply <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2022\/08\/02\/big-ideas-in-applied-math-concentration-inequalities\/#markovs-inequality\">Markov&#8217;s inequality<\/a>, obtaining <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 41px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (4) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-82a5fd8d43135158bea4014476475d20_l3.png\" height=\"41\" width=\"337\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#121;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#92;&#125;&#32;&#61;&#32;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#32;&#124;&#121;&#124;&#94;&#112;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#94;&#112;&#32;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#32;&#091;&#124;&#121;&#124;&#94;&#112;&#093;&#125;&#123;&#116;&#94;&#112;&#125;&#32;&#61;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#121;&#125;&#95;&#112;&#94;&#112;&#125;&#123;&#116;&#94;&#112;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>We conclude that a random variable with finite <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norm (i.e., <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3b3220ef78e8199e06fd792ee5ce801e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#121;&#125;&#95;&#112;&#32;&#60;&#32;&#43;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"87\" style=\"vertical-align: -8px;\"\/>) has tails that decay at at a rate <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f5cd5cff2eec0209609777863149be20_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#49;&#47;&#116;&#94;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"30\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> or faster.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Gaussian Contractivity<\/h2>\n\n\n\n<p>Before we introduce the Gaussian <em>hypercontractivity<\/em> theorem, let&#8217;s establish a weaker property of the noise operator, <em>contractivity<\/em>.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Proposition 1 (Gaussian contractivity).<\/strong> Choose a noise level <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6ca51d6a9249337db2dddeaa0830f39c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#48;&#32;&#60;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"73\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> and a power <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7364922772c8706ad1f8b1f3cc21a775_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;&#92;&#103;&#101;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, and let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fc762294b3ba3702312728d1389bab0c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"130\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> be a Gaussian random vector. Then <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f257bad156a79336284e08202fa831db_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Contraction_mapping\">contracts<\/a> the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norm of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0793029ff5365c08494b5e059840049b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>: <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c0dbc615fb70297848472921d2487389_l3.png\" height=\"23\" width=\"167\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>This result shows that the noise operator makes the random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> <em>no less nice<\/em> than <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0793029ff5365c08494b5e059840049b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> was.<\/p>\n\n\n\n<p>Gaussian contractivity is easy to prove. Begin using the definition of the noise operator (2) and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norm (3): <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 33px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2ad77e2a481ea65ab407d4ea1b97bcf3_l3.png\" height=\"33\" width=\"506\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#94;&#112;&#32;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#091;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#124;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#125;&#091;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#41;&#093;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#124;&#94;&#112;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#093;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Now, we can apply <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Jensen%27s_inequality\">Jensen&#8217;s inequality<\/a> to the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Convex_function\">convex function<\/a> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0dce280e3ea6abed051edf45f668d03b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#109;&#97;&#112;&#115;&#116;&#111;&#32;&#116;&#94;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"47\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/>, obtaining<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 34px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3d906e11f90b7d058484470191771286_l3.png\" height=\"34\" width=\"413\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#94;&#112;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#120;&#44;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#091;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#124;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#41;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#124;&#94;&#112;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#093;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Finally, realize that for the independent normal random vectors<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-53165e146bc9321c6e25b877a8892d0d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#44;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"147\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, we have <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-099f21f0607675c171a13dfa7f7e9797_l3.png\" height=\"23\" width=\"252\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#32;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Thus, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a483b525d7e3784bb3f7caf37bd255a8_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"127\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> has the same distribution as <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. Thus, using <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in place of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a483b525d7e3784bb3f7caf37bd255a8_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"127\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, we obtain<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7e0cd61fe7d9de9c3599a954b4177ef4_l3.png\" height=\"23\" width=\"359\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#94;&#112;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#091;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#124;&#102;&#40;&#120;&#41;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#124;&#94;&#112;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#093;&#32;&#61;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#94;&#112;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Gaussian contractivity (Proposition 1) is proven.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Gaussian Hypercontractivity<\/h2>\n\n\n\n<p>The Gaussian contractivity theorem shows that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> is <em>no less well-behaved<\/em> than <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0793029ff5365c08494b5e059840049b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is. In fact, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> is <em>more well-behaved<\/em> than <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is. This is the content of the Gaussian hypercontractivity theorem:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Theorem 2 (Gaussian hypercontractivity):<\/strong> Choose a noise level <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6ca51d6a9249337db2dddeaa0830f39c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#48;&#32;&#60;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"73\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> and a power <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7364922772c8706ad1f8b1f3cc21a775_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;&#92;&#103;&#101;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, and let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fc762294b3ba3702312728d1389bab0c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"130\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> be a Gaussian random vector. Then <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 24px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b7c928cee672afbd1f374bee388fc51f_l3.png\" height=\"24\" width=\"233\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>In particular, for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-58c98a2848b974fe69c853a54f41cb28_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;&#61;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-09ccc1018ffef3e9e4259b35417b3c39_l3.png\" height=\"23\" width=\"201\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>We have highlighted the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-58c98a2848b974fe69c853a54f41cb28_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;&#61;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> case because it is the most useful in practice.<\/p>\n\n\n\n<p>This result shows that as we take <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> smaller, the random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> becomes more and more well-behaved, with tails decreasing at a rate<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 50px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b88fb5685022862dc4d201ef397412b7_l3.png\" height=\"50\" width=\"451\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#32;&#124;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#32;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#94;&#123;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#125;&#123;&#116;&#94;&#123;&#49;&#32;&#43;&#32;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#94;&#123;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#125;&#123;&#116;&#94;&#123;&#49;&#32;&#43;&#32;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>The rate of tail decrease becomes faster and faster as <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> becomes closer to zero.<\/p>\n\n\n\n<p>We will prove the Gaussian hypercontractivity at the bottom of this post. For now, we will focus on applying this result.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Multilinear Polynomials<\/h2>\n\n\n\n<p>A <a href=\"https:\/\/idwikipedia.org\/wiki\/Multilinear_polynomial\"><em>multilinear polynomial<\/em><\/a> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-afb02fb8088ea5952363a88a555e6247_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#102;&#40;&#120;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#120;&#95;&#100;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"157\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is a multivariate polynomial in the variables <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-12bd08d00cd6073bf94193f4c257d4e8_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#120;&#95;&#100;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"75\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> in which none of the variables <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-12bd08d00cd6073bf94193f4c257d4e8_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#120;&#95;&#100;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"75\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is raised to a power higher than one. So, <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 14px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (5) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-83d9680ffa5d2d2393e75bfd88937e02_l3.png\" height=\"14\" width=\"64\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#49;&#43;&#120;&#95;&#49;&#120;&#95;&#50;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>is multilinear, but <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 21px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-29f9e247053918faf80d52be03c825b4_l3.png\" height=\"21\" width=\"104\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#49;&#43;&#120;&#95;&#49;&#43;&#120;&#95;&#49;&#120;&#95;&#50;&#94;&#50;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>is not multilinear (since <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d525edc5789c75ed5956bf51c0d19e17_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> is squared).<\/p>\n\n\n\n<p>For multilinear polynomials, we have the following very powerful corollary of Gaussian hypercontractivity:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Corollary 3 (Absolute moments of a multilinear polynomial of Gaussians).<\/strong> Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> be a multilinear polynomial of degree <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f65286b751f121928913d4aa91d94ee9_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#107;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. (That is, at most <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f65286b751f121928913d4aa91d94ee9_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#107;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> variables <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a7f1d9d163e2c28df255bab379b1384f_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#115;&#32;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#107;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"70\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> occur in any monomial of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>.) Then, for a Gaussian random vector <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fc762294b3ba3702312728d1389bab0c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"130\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1fe9b6d8f45935919272a77a5052f1f3_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"40\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 26px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c30cae5045c1ed3f76cb40b3777fc260_l3.png\" height=\"26\" width=\"226\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#113;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#40;&#113;&#45;&#49;&#41;&#94;&#123;&#107;&#47;&#50;&#125;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Let&#8217;s prove this corollary. The first observation is that the noise operator has a particularly convenient form when applied to a multilinear polynomial. Let&#8217;s test it out on our example (5) from above. For <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-48daab93e37453735b37017785bf6e4b_l3.png\" height=\"19\" width=\"129\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#49;&#43;&#120;&#95;&#49;&#120;&#95;&#50;&#44;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>we have <\/p>\n\n\n\n<p><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 115px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4ef2894b129938470b62a41f8a25cbb8_l3.png\" height=\"115\" width=\"573\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#108;&#105;&#103;&#110;&#42;&#125;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#38;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#103;&#95;&#49;&#44;&#103;&#95;&#50;&#32;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#49;&#41;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#091;&#49;&#43;&#32;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#49;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#95;&#49;&#41;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#50;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#95;&#50;&#41;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#093;&#46;&#92;&#92;&#38;&#61;&#32;&#49;&#32;&#43;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#49;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#95;&#49;&#093;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#50;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#95;&#50;&#093;&#92;&#92;&#38;&#61;&#32;&#49;&#43;&#32;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#49;&#41;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#50;&#41;&#32;&#92;&#92;&#38;&#61;&#32;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#41;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#108;&#105;&#103;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>We see that the expectation applies to each variable separately, resulting in each <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-44092f757392a8bd31d874dabe451fd3_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#105;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"15\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> replaced by <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2d5d5d39ae98a46ea62a865171fe32c3_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#95;&#105;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"23\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. This trend holds in general:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Proposition 4 (noise operator on multilinear polynomials).<\/strong> For any multilinear polynomial <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-948a49f076a5e7a4d40789b968fd4525_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"119\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>We can use Proposition 4 to obtain bounds on the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7596ee99358fd1d0c8cd4fd619fe6a71_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norms of multilinear polynomials of a Gaussian random variable. Indeed, observe that <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-dbff7c144d42223ef42258479652a183_l3.png\" height=\"19\" width=\"231\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#32;&#61;&#32;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Thus, by Gaussian hypercontractivity, we have <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a5da2fc55864dbedbcf6b06f9f0d563c_l3.png\" height=\"23\" width=\"354\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#125;&#61;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#125;&#95;&#50;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>The final step of our argument will be to compute <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3cc640d87d6662eab480132f5fabdf8e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#125;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"75\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>. Write <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> as <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 41px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-01b58d06d59c8245d6470aae03a2dcb2_l3.png\" height=\"41\" width=\"230\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#92;&#115;&#117;&#109;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#32;&#97;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#32;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#125;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#115;&#32;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#115;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Since <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is multilinear, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0a7cf85eb9e9dffca461aa2565ca57bc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#105;&#95;&#106;&#92;&#110;&#101;&#32;&#105;&#95;&#92;&#101;&#108;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"49\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-29c7f3cf1a1e36457f4b1b7c3104d313_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#106;&#92;&#110;&#101;&#32;&#92;&#101;&#108;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"17\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. Since <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is degree-<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f65286b751f121928913d4aa91d94ee9_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#107;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3fbe2bcaaf6c8a830d3b32bc17f25285_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#115;&#92;&#108;&#101;&#32;&#107;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. The multilinear monomials <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-94559fbd287dde83147616eda7d842fd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#115;&#32;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#115;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"69\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> are <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Orthonormality\"><em>orthonormal<\/em><\/a> with respect to the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-47410d1bbfc227a004b3c5bb8844427e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> inner product: <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a48620e82a969b0c929f9b6177a5d0ea_l3.png\" height=\"54\" width=\"491\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#40;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#115;&#32;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#115;&#125;&#41;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#40;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#39;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#115;&#32;&#120;&#95;&#123;&#105;&#95;&#115;&#39;&#125;&#41;&#093;&#32;&#61;&#32;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#99;&#97;&#115;&#101;&#115;&#125;&#32;&#48;&#32;&#38;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#105;&#102;&#32;&#125;&#32;&#92;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#92;&#125;&#32;&#92;&#110;&#101;&#32;&#92;&#123;&#105;&#95;&#49;&#39;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#123;&#115;&#39;&#125;&#92;&#125;&#44;&#32;&#92;&#92;&#49;&#44;&#32;&#38;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#111;&#116;&#104;&#101;&#114;&#119;&#105;&#115;&#101;&#125;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#99;&#97;&#115;&#101;&#115;&#125;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>(See if you can see why!) Thus, by the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Pythagorean_theorem#Inner_product_spaces\">Pythagorean theorem<\/a>, we have <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 41px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f67f45324bd945aed6f9048c75f07978_l3.png\" height=\"41\" width=\"182\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#94;&#50;&#32;&#61;&#32;&#92;&#115;&#117;&#109;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#32;&#97;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#94;&#50;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Similarly, the coefficients of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-692e8476c0136e2a49cf12f43be08268_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> are <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-57f6f3156075f2c14b4cb2f3f42448af_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#97;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#32;&#47;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"70\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. Thus, <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 42px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-870a1f48ad3f595f1dcfb8ad67a00e0f_l3.png\" height=\"42\" width=\"517\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#125;&#95;&#50;&#94;&#50;&#32;&#61;&#32;&#92;&#115;&#117;&#109;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#115;&#125;&#32;&#97;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#94;&#50;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#107;&#125;&#32;&#92;&#115;&#117;&#109;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#32;&#97;&#95;&#123;&#105;&#95;&#49;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;&#44;&#105;&#95;&#115;&#125;&#94;&#50;&#32;&#61;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#107;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#94;&#50;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>Thus, putting all of the ingredients together, we have <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 26px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4d28f135d2ac1404d6275c2100466b1e_l3.png\" height=\"26\" width=\"435\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#125;&#61;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#125;&#95;&#112;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#41;&#125;&#95;&#50;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#107;&#125;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Setting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bf571624072ad795fa85ff98cde4ccfc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;&#32;&#61;&#32;&#49;&#43;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"90\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> (equivalently <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f8f9707a56ff31ab0cc25d8d9e0ed25a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#61;&#32;&#49;&#47;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#113;&#45;&#49;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"104\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>), Corollary 3 follows.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Hanson\u2013Wright Inequality<\/h2>\n\n\n\n<p>To see the power of the machinery we have developed, let&#8217;s prove a version of the <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2022\/10\/04\/note-to-self-hanson-wright-inequality\/\">Hanson\u2013Wright inequality<\/a>.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Theorem 5 (suboptimal Hanson\u2013Wright).<\/strong> Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-11f4f587954b361e7d78940f65b8d70d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#65;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"13\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> be a symmetric matrix with zero on its diagonal and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fc762294b3ba3702312728d1389bab0c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#73;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"130\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> be a Gaussian random vector. Then <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9236006f1ec332d319b6334c1a30095a_l3.png\" height=\"54\" width=\"449\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#32;&#120;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#32;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#116;&#125;&#123;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#92;&#109;&#97;&#116;&#104;&#114;&#109;&#123;&#101;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#125;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#102;&#111;&#114;&#32;&#125;&#32;&#116;&#92;&#103;&#101;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#92;&#109;&#97;&#116;&#104;&#114;&#109;&#123;&#101;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>Hanson\u2013Wright has all sorts of applications in computational mathematics and data science. One direct application is to obtain probabilistic error bounds for the error incurred by a <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2023\/01\/26\/stochastic-trace-estimation\/\">stochastic trace estimation formulas<\/a>.<\/p>\n\n\n\n<p>This version of Hanson\u2013Wright is not perfect. In particular, it does not capture the <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2022\/08\/02\/big-ideas-in-applied-math-concentration-inequalities\/#exponential-concentration-hoeffding-and-bernstein\">Bernstein-type<\/a> tail behavior of the classical Hanson\u2013Wright inequality<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d7f7a58dff94bcb23926659eec1dc27c_l3.png\" height=\"54\" width=\"358\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#92;&#123;&#124;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#120;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#50;&#92;&#101;&#120;&#112;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#32;&#45;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#116;&#94;&#50;&#125;&#123;&#52;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#94;&#50;&#43;&#52;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#116;&#125;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>But our suboptimal Hanson\u2013Wright inequality is still pretty good, and it requires essentially no work to prove using the hypercontractivity machinery. The hypercontractivity technique also generalizes to settings where some of the proofs of Hanson\u2013Wright fail, such as multilinear polynomials of degree higher than two.<\/p>\n\n\n\n<p>Let&#8217;s prove our suboptimal Hanson\u2013Wright inequality. Set <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8a4001f1ea728ab6a685ee4f4cc1eac4_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;&#32;&#61;&#32;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"103\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>. Since <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-11f4f587954b361e7d78940f65b8d70d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#65;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"13\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> has zero on its diagonal, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is a multilinear polynomial of degree two in the entries of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b312d649591164b7149ed0756f694a76_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. The random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0793029ff5365c08494b5e059840049b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is mean-zero, and <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2023\/01\/26\/stochastic-trace-estimation\/#real-gaussians\">a short calculation<\/a> shows its <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-47410d1bbfc227a004b3c5bb8844427e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> norm is <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a34d480d366fe0d0606ef8236e673a7f_l3.png\" height=\"22\" width=\"273\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#32;&#61;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#92;&#86;&#97;&#114;&#40;&#102;&#40;&#120;&#41;&#41;&#125;&#32;&#61;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>Thus, by Corollary 3, <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 25px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (6) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d2399e2a6bc3547a4c1950a722ef58da_l3.png\" height=\"25\" width=\"437\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#113;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#40;&#113;&#45;&#49;&#41;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#50;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#32;&#113;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#102;&#111;&#114;&#32;&#101;&#118;&#101;&#114;&#121;&#32;&#125;&#32;&#113;&#92;&#103;&#101;&#32;&#50;&#46;&#32;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>In fact, since the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9eb7e9bc26389db16fce9cb496d0864c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#113;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norms are monotone, (6) holds for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1e3ebe68199d90945b4f3c55852b3f00_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#49;&#92;&#108;&#101;&#32;&#113;&#92;&#108;&#101;&#32;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"72\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> as well. Therefore, the standard tail bound for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9eb7e9bc26389db16fce9cb496d0864c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#113;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"19\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norms (4) gives <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (7) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b6c06aa286ad7d5bbac00062d8bf7948_l3.png\" height=\"54\" width=\"433\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#32;&#120;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#32;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#113;&#94;&#113;&#125;&#123;&#116;&#94;&#113;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#113;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#125;&#123;&#116;&#125;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#94;&#113;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#102;&#111;&#114;&#32;&#125;&#113;&#92;&#103;&#101;&#32;&#49;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>Now, we must optimize the value of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1d83a8e8f99aa0fb16ebf30cc43326a2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> to obtain the sharpest possible bound. To make this optimization more convenient, introduce a parameter <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 40px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-74cc3e742a9613c91e3a6050ea881477_l3.png\" height=\"40\" width=\"123\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#32;&#92;&#99;&#111;&#108;&#111;&#110;&#101;&#113;&#113;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#113;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#125;&#123;&#116;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>In terms of the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4e8e0f9c0be9d91a4d8967ea0d3374c7_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"11\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> parameter, the bound (7) reads <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2d530d1abe13452bcfe5d4a586ee5318_l3.png\" height=\"54\" width=\"481\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#32;&#120;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#32;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#116;&#125;&#123;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#125;&#32;&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#32;&#92;&#108;&#110;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#125;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#102;&#111;&#114;&#32;&#125;&#32;&#116;&#92;&#103;&#101;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#125;&#123;&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>The tail bound is minimized by taking <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-651fbc552d4349d81a127ce980439fd1_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#32;&#61;&#32;&#49;&#47;&#92;&#109;&#97;&#116;&#104;&#114;&#109;&#123;&#101;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"61\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, yielding the claimed result <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9236006f1ec332d319b6334c1a30095a_l3.png\" height=\"54\" width=\"449\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#112;&#114;&#111;&#98;&#32;&#92;&#123;&#124;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#32;&#120;&#124;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#32;&#92;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#116;&#125;&#123;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#92;&#109;&#97;&#116;&#104;&#114;&#109;&#123;&#101;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#125;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#102;&#111;&#114;&#32;&#125;&#32;&#116;&#92;&#103;&#101;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#50;&#125;&#92;&#109;&#97;&#116;&#104;&#114;&#109;&#123;&#101;&#125;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#65;&#125;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#70;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Proof of Gaussian Hypercontractivity<\/h2>\n\n\n\n<p>Let&#8217;s prove the Gaussian hypercontractivity theorem. For simplicity, we will stick with the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-733777cdec3b54e4fb557bbcba9f676b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#100;&#32;&#61;&#32;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"41\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> case, but the higher-dimensional generalizations follow along similar lines. The key ingredient will be the <a href=\"https:\/\/extremal010101.wordpress.com\/2021\/01\/01\/jensens-inequality\/\">Gaussian Jensen inequality<\/a>, which made a <a href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2023\/06\/05\/the-hard-way-to-prove-jensens-inequality\/#gaussian-jensen-inequality\">prominent appearance in a previous blog post of mine<\/a>. Here, we will only need the following version:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Theorem 6 (Gaussian Jensen).<\/strong> Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f660e1ab8150a3c93c0b36f4628ef554_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#98;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#50;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"83\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/> be a twice differentiable function and let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-452b633f97a3582d98296ccf3b0bb100_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#40;&#120;&#44;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#32;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#92;&#83;&#105;&#103;&#109;&#97;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"165\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> be <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Multivariate_normal_distribution\">jointly Gaussian random variables<\/a> with <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Covariance_matrix\">covariance matrix<\/a> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-aaf296b0ba4c1beb8df992e8b77c1294_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#83;&#105;&#103;&#109;&#97;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"12\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. Then <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (8) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0bffa2a925f66d777f89afb4927d2317_l3.png\" height=\"19\" width=\"312\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#98;&#40;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#104;&#95;&#49;&#40;&#120;&#41;&#093;&#44;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#104;&#95;&#50;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#093;&#41;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#32;&#091;&#98;&#40;&#104;&#95;&#49;&#40;&#120;&#41;&#44;&#104;&#95;&#50;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#41;&#093;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p> holds for all test functions <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f7055956fe849654fdd08fe847f5fb59_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#104;&#95;&#49;&#44;&#104;&#95;&#50;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"112\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> if, and only if, <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 21px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (9) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f2b0499e1b65730027eca4ca776978db_l3.png\" height=\"21\" width=\"357\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#83;&#105;&#103;&#109;&#97;&#32;&#92;&#99;&#105;&#114;&#99;&#32;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#94;&#50;&#32;&#98;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#105;&#115;&#32;&#110;&#101;&#103;&#97;&#116;&#105;&#118;&#101;&#32;&#115;&#101;&#109;&#105;&#100;&#101;&#102;&#105;&#110;&#105;&#116;&#101;&#32;&#111;&#110;&#32;&#97;&#108;&#108;&#32;&#111;&#102;&#32;&#36;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#50;&#36;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Here, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-59756aeb0929ea45c6b408995fa01ccd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#99;&#105;&#114;&#99;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"7\" width=\"8\" style=\"vertical-align: 1px;\"\/> denotes the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Hadamard_product_(matrices)\">entrywise product of matrices<\/a> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-68142c84c427493d86508cbb5f834d2f_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#94;&#50;&#32;&#98;&#32;&#58;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#50;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;&#94;&#123;&#50;&#92;&#116;&#105;&#109;&#101;&#115;&#32;&#50;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"131\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/> is the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Hessian_matrix\">Hessian matrix<\/a> of the function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3ab6f6c64ce17f786a81f8cc8fdcec90_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#98;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p>To me, this proof of Gaussian hypercontractivity using Gaussian Jensen (adapted from <a href=\"https:\/\/extremal010101.wordpress.com\/\">Paata Ivanishvili<\/a>\u2018s&nbsp;<a href=\"https:\/\/extremal010101.wordpress.com\/2021\/01\/01\/jensens-inequality\/\">excellent post<\/a>) is amazing. First, we reformulate the Gaussian hypercontractivity property a couple of times using some functional analysis tricks. Then we do a short calculation, invoke Gaussian Jensen, and the theorem is proved, almost as if by magic.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Part 1: Tricks<\/h3>\n\n\n\n<p>Let&#8217;s begin with &#8220;tricks&#8221; part of the argument.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Trick 1.<\/strong> To prove Gaussian hypercontractivity holds for all functions <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, it is sufficient to prove for all nonnegative functions <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bd85e02e303d3932af097bc9dc1c15f5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"43\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Indeed, suppose Gaussian hypercontractivity holds for all nonnegative functions <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. Then, for any function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, apply <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Jensen's_inequality\">Jensen&#8217;s inequality<\/a> to conclude<\/p>\n\n\n\n<p><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 99px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-520d73b48c9c52b2d034506d5422643b_l3.png\" height=\"99\" width=\"355\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#108;&#105;&#103;&#110;&#42;&#125;&#32;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#124;&#102;&#124;&#40;&#120;&#41;&#32;&#38;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#49;&#41;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#124;&#32;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#43;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#41;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#124;&#32;&#92;&#92;&#38;&#92;&#103;&#101;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#124;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#95;&#123;&#103;&#92;&#115;&#105;&#109;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#78;&#111;&#114;&#109;&#97;&#108;&#125;&#40;&#48;&#44;&#49;&#41;&#125;&#32;&#102;&#40;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#43;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;&#41;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#124;&#32;&#92;&#92;&#38;&#61;&#32;&#124;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#124;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#108;&#105;&#103;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p>Thus, assuming hypercontractivity holds for the nonnegative function <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b8ffbaaea3c53f16893baa454735632a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#124;&#102;&#124;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, we have <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 24px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bc53021db84adf63753c81b86dc7dd7f_l3.png\" height=\"24\" width=\"481\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#124;&#102;&#124;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#124;&#102;&#124;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#32;&#61;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#125;&#95;&#112;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Thus, the conclusion of the hypercontractivity theorem holds for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> as well, and the Trick 1 is proven.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Trick 2.<\/strong> To prove Gaussian hypercontractivity for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bd85e02e303d3932af097bc9dc1c15f5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"43\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, it is sufficient to prove the following &#8220;bilinearized&#8221; Gaussian hypercontractivity result:<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-635e6125f7c6897bee0fdb39ec23147e_l3.png\" height=\"22\" width=\"269\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#103;&#40;&#120;&#41;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#093;&#92;&#108;&#101;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#103;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#113;&#39;&#125;&#32;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#112;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>holds for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9b2a0878ef861e1b608a4905ae24b7a8_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#103;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> with <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b93b22e4e1c3051cfc50a29ca0210ec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#103;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#113;&#39;&#125;&#32;&#60;&#32;&#43;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"115\" style=\"vertical-align: -8px;\"\/>. Here, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-49f5aef6921085efd9185656b2e05c08_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;&#39;&#61;&#113;&#47;&#40;&#113;&#45;&#49;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"106\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/H\u00f6lder%27s_inequality\">H\u00f6lder conjugate<\/a> to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-460d66318e856b83286c122f6c209301_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;&#32;&#61;&#32;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"141\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Indeed, this follows<sup class=\"modern-footnotes-footnote \" data-mfn=\"3\" data-mfn-post-scope=\"000000000000057f0000000000000000_1743\"><a href=\"javascript:void(0)\"  role=\"button\" aria-pressed=\"false\" aria-describedby=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-3\">3<\/a><\/sup><span id=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-3\" role=\"tooltip\" class=\"modern-footnotes-footnote__note\" tabindex=\"0\" data-mfn=\"3\">This argument may be more clear to parse if we view <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e78c32c3b1b71438b109dc59c7e00786_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> as functions on <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-346a24bdb0c93c5911f0dc6db6d8f3d5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#114;&#101;&#97;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"13\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> equipped with the standard <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Gaussian_measure\">Gaussian measure<\/a> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-939f5daebaa434944b83ad6cb67e1a65_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#103;&#97;&#109;&#109;&#97;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. This result is just duality for the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-83b73cc0a210bce71fdc16325f134130_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#76;&#95;&#113;&#40;&#92;&#103;&#97;&#109;&#109;&#97;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"43\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/> norm.<\/span> from the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Dual_norm#Lp_and_\u2113p_spaces\">dual characterization<\/a> of the norm of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1c34f0cc79f9efe16d0ce0ea7566ff87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"52\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>: <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 58px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d90023ec0671c90d4b5b46f7edf16374_l3.png\" height=\"58\" width=\"305\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#113;&#32;&#61;&#32;&#92;&#115;&#117;&#112;&#95;&#123;&#92;&#115;&#117;&#98;&#115;&#116;&#97;&#99;&#107;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#103;&#40;&#120;&#41;&#125;&#32;&#60;&#32;&#43;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;&#32;&#92;&#92;&#32;&#103;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;&#125;&#125;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#103;&#40;&#120;&#41;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#102;&#40;&#120;&#41;&#093;&#125;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#103;&#40;&#120;&#41;&#125;&#95;&#123;&#113;&#39;&#125;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Trick 2 is proven.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Trick 3.<\/strong> Let <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-cc37b50815dd588d5026c8893b4840b5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#44;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> be a pair of standard Gaussian random variables with correlation <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7b919ac10b1842ce6c184b39f6af86a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. Then the bilinearized Gaussian hypercontractivity statement is equivalent to <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fb4614c78266ca91ec0df9d50a073784_l3.png\" height=\"23\" width=\"349\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#103;&#40;&#120;&#41;&#32;&#102;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#093;&#92;&#108;&#101;&#32;&#40;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#40;&#103;&#40;&#120;&#41;&#94;&#123;&#113;&#39;&#125;&#41;&#093;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#32;&#40;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#40;&#102;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#94;&#123;&#112;&#125;&#41;&#093;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Indeed, define <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-994304a2828161aad01360ee19820f46_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#32;&#61;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#120;&#32;&#43;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#49;&#45;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"22\" width=\"162\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> for the random variable in the definition of the noise operator <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f257bad156a79336284e08202fa831db_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#95;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -6px;\"\/>. The random variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c0e7279b1e8a2e1ae1717774ec783358_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is standard Gaussian and has correlation <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-150c111d48e4bb8072d45367a76bbec6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> with <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c23e757cb6bd08fe194e942085387dcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, concluding the proof of Trick 3.<\/p>\n\n\n\n<p>Finally, we apply a change of variables as our last trick:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><strong>Trick 4.<\/strong> Make the change of variables <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-012e37869b125f4c2d901a2fbe643804_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;&#32;&#92;&#99;&#111;&#108;&#111;&#110;&#101;&#113;&#113;&#32;&#102;&#94;&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"55\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f4c827d83f7596adcea72fb1256d33a1_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#118;&#32;&#92;&#99;&#111;&#108;&#111;&#110;&#101;&#113;&#113;&#32;&#103;&#94;&#123;&#113;&#39;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"21\" width=\"56\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, yielding the final equivalent version of Gaussian hypercontractivity: <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-22bcbc15be00ee01a0d33b8f61597707_l3.png\" height=\"23\" width=\"352\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#118;&#40;&#120;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#32;&#117;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#093;&#92;&#108;&#101;&#32;&#40;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#118;&#40;&#120;&#41;&#093;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#32;&#40;&#92;&#101;&#120;&#112;&#101;&#99;&#116;&#091;&#117;&#40;&#92;&#116;&#105;&#108;&#100;&#101;&#123;&#120;&#125;&#41;&#41;&#093;&#41;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>for all functions <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0a4093b232696c87a445d0fa1a862a1b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1ccb53cb35fc73370b29b241e3fa4bcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#118;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> (in the appropriate spaces).<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Part 2: Calculation<\/h3>\n\n\n\n<p>We recognize this fourth equivalent version of Gaussian hypercontractivity as the conclusion (8) to Gaussian Jensen with <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 23px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-22fc749a1125afbfa747d3fd2f8265d0_l3.png\" height=\"23\" width=\"138\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#98;&#40;&#117;&#44;&#118;&#41;&#32;&#61;&#32;&#117;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#118;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>. Thus, to prove Gaussian hypercontractivity, we just need to check the hypothesis (9) of the Gaussian Jensen inequality (Theorem 6).<\/p>\n\n\n\n<p>We now enter the calculation part of the proof. First, we compute the Hessian of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3ab6f6c64ce17f786a81f8cc8fdcec90_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#98;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>:<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c8be66a18ac99521a2bf99265ec9f5e1_l3.png\" height=\"54\" width=\"373\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#94;&#50;&#32;&#98;&#40;&#117;&#44;&#118;&#41;&#32;&#61;&#32;&#117;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#118;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#112;&#112;&#39;&#125;&#32;&#117;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#32;&#38;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#112;&#113;&#39;&#125;&#32;&#117;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#118;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#32;&#92;&#92;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#112;&#113;&#39;&#125;&#32;&#117;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#118;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#32;&#38;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#113;&#113;&#39;&#125;&#32;&#118;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>We have written <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4be546634258eae2f40fce22cdf4704d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;&#39;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"14\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> for the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/H\u00f6lder%27s_inequality\">H\u00f6lder conjugate<\/a> to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-726e7ac82690902493102f577788aa40_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. By Gaussian Jensen, to prove Gaussian hypercontractivity, it suffices to show that<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-18833758e69322596753a770bad28258_l3.png\" height=\"54\" width=\"433\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#94;&#50;&#32;&#98;&#40;&#117;&#44;&#118;&#41;&#92;&#99;&#105;&#114;&#99;&#32;&#92;&#116;&#119;&#111;&#98;&#121;&#116;&#119;&#111;&#123;&#49;&#125;&#123;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#125;&#123;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#125;&#123;&#49;&#125;&#61;&#32;&#117;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#118;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#112;&#112;&#39;&#125;&#32;&#117;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#32;&#38;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#125;&#123;&#112;&#113;&#39;&#125;&#32;&#117;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#118;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#32;&#92;&#92;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#125;&#123;&#112;&#113;&#39;&#125;&#32;&#117;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#118;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#32;&#38;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#113;&#113;&#39;&#125;&#32;&#118;&#94;&#123;&#45;&#50;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>is negative semidefinite for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8d25641ecef631e71b871103b59974cd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;&#44;&#118;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"60\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. There are a few ways we can make our lives easier. Write this matrix as<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4a8bc4c34d4bc535576fa960b4ef612d_l3.png\" height=\"54\" width=\"639\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#94;&#50;&#32;&#98;&#40;&#117;&#44;&#118;&#41;&#92;&#99;&#105;&#114;&#99;&#32;&#92;&#116;&#119;&#111;&#98;&#121;&#116;&#119;&#111;&#123;&#49;&#125;&#123;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#125;&#123;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#125;&#123;&#49;&#125;&#61;&#32;&#117;&#94;&#123;&#49;&#47;&#112;&#125;&#118;&#94;&#123;&#49;&#47;&#113;&#39;&#125;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#66;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#112;&#125;&#123;&#112;&#39;&#125;&#32;&#38;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#92;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#38;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#113;&#39;&#125;&#123;&#113;&#125;&#32;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#66;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#102;&#111;&#114;&#32;&#125;&#32;&#66;&#32;&#61;&#32;&#92;&#111;&#112;&#101;&#114;&#97;&#116;&#111;&#114;&#110;&#97;&#109;&#101;&#123;&#100;&#105;&#97;&#103;&#125;&#40;&#112;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#117;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#44;&#40;&#113;&#39;&#41;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#118;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#41;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Scaling <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-beb2fa818ae3a29360b803abec4adb1e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#65;&#92;&#109;&#97;&#112;&#115;&#116;&#111;&#32;&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#32;&#92;&#99;&#100;&#111;&#116;&#32;&#65;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"14\" width=\"78\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/> by nonnegative <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4e8e0f9c0be9d91a4d8967ea0d3374c7_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"11\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and conjugation <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7226c8d6d47ec310149f92030e783190_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#65;&#92;&#109;&#97;&#112;&#115;&#116;&#111;&#32;&#66;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#65;&#32;&#66;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"94\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/> both preserve negative semidefiniteness, so it is sufficient to prove <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f68417fc42aa107dba992f15c5e65b4a_l3.png\" height=\"54\" width=\"339\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#72;&#32;&#61;&#32;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#112;&#125;&#123;&#112;&#39;&#125;&#32;&#38;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#92;&#92;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#32;&#38;&#32;&#45;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#113;&#39;&#125;&#123;&#113;&#125;&#32;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125;&#32;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#92;&#116;&#101;&#120;&#116;&#123;&#105;&#115;&#32;&#110;&#101;&#103;&#97;&#116;&#105;&#118;&#101;&#32;&#115;&#101;&#109;&#105;&#100;&#101;&#102;&#105;&#110;&#105;&#116;&#101;&#125;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Since the diagonal entries of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c5f986724262f699e22a9dfc5cb767a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> are negative, at least one of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c5f986724262f699e22a9dfc5cb767a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>&#8216;s eigenvalues is negative.<sup class=\"modern-footnotes-footnote \" data-mfn=\"4\" data-mfn-post-scope=\"000000000000057f0000000000000000_1743\"><a href=\"javascript:void(0)\"  role=\"button\" aria-pressed=\"false\" aria-describedby=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-4\">4<\/a><\/sup><span id=\"mfn-content-000000000000057f0000000000000000_1743-4\" role=\"tooltip\" class=\"modern-footnotes-footnote__note\" tabindex=\"0\" data-mfn=\"4\">Indeed, by the <a href=\"https:\/\/tropp.caltech.edu\/notes\/Tro22-Matrix-Analysis-LN.pdf#page=88\">Rayleigh\u2013Ritz variational principle<\/a>, the smallest eigenvalue of a symmetric matrix <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c5f986724262f699e22a9dfc5cb767a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-df823aa0ce4e9b31efa6d6fd22384013_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#109;&#105;&#110;&#125;&#40;&#72;&#41;&#32;&#61;&#32;&#92;&#109;&#105;&#110;&#95;&#123;&#92;&#110;&#111;&#114;&#109;&#123;&#120;&#125;&#61;&#49;&#125;&#32;&#120;&#94;&#92;&#116;&#111;&#112;&#32;&#72;&#120;&#46;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"23\" width=\"212\" style=\"vertical-align: -8px;\"\/> Taking <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8b7a194c7a279252620e8a873a378807_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#32;&#61;&#32;&#101;&#95;&#105;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"47\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8acd53bc1c983968864ff7719801eefd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#105;&#61;&#49;&#44;&#50;&#44;&#92;&#108;&#100;&#111;&#116;&#115;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"83\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> to be each of the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Standard_basis\">standard basis vectors<\/a>, shows that the smallest eigenvalue of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-11f4f587954b361e7d78940f65b8d70d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#65;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"13\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is smaller than the smallest diagonal entry of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c5f986724262f699e22a9dfc5cb767a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>.<\/span> Therefore, to prove <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c5f986724262f699e22a9dfc5cb767a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is negative semidefinite, we can prove that its determinant (= product of its eigenvalues) is nonnegative. We compute <p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 42px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-571f5f1397c668c88b8426c34e2d52ad_l3.png\" height=\"42\" width=\"136\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#100;&#101;&#116;&#32;&#72;&#32;&#61;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#112;&#113;&#39;&#125;&#123;&#112;&#39;&#113;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#32;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Now, just plug in the values for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d4717a40a7c02972755153b5d7449a7d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#112;&#39;&#61;&#112;&#47;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"108\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a880ec345ab6f9a38538239f6f65d12b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;&#61;&#49;&#43;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"141\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-49f5aef6921085efd9185656b2e05c08_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;&#39;&#61;&#113;&#47;&#40;&#113;&#45;&#49;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"106\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>:<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-dc40f6da9dd8637b19397b29d27e85ed_l3.png\" height=\"43\" width=\"419\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#091;&#92;&#100;&#101;&#116;&#32;&#72;&#32;&#61;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#112;&#113;&#39;&#125;&#123;&#112;&#39;&#113;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#32;&#61;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#112;&#45;&#49;&#125;&#123;&#113;&#45;&#49;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#32;&#61;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#112;&#45;&#49;&#125;&#123;&#40;&#112;&#45;&#49;&#41;&#47;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#125;&#32;&#45;&#32;&#92;&#118;&#97;&#114;&#114;&#104;&#111;&#94;&#50;&#32;&#61;&#32;&#48;&#46;&#92;&#093;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>Thus, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-545f8122c36c0694c5df7d6c8ee12d03_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#100;&#101;&#116;&#32;&#72;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"76\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. We conclude <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c5f986724262f699e22a9dfc5cb767a6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is negative semidefinite, proving the Gaussian hypercontractivity theorem.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>The purpose of this note is to describe the Gaussian hypercontractivity inequality. As an application, we&#8217;ll obtain a weaker version of the Hanson\u2013Wright inequality. The Noise Operator We begin our discussion with the following question: Let be a function. What happens to , on average, if we perturb its inputs by a small amount of<a class=\"more-link\" href=\"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/2024\/02\/04\/note-to-self-gaussian-hypercontractivity\/\">Read more<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[9],"tags":[],"class_list":["post-1743","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-note-to-self"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1743","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1743"}],"version-history":[{"count":37,"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1743\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2080,"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1743\/revisions\/2080"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1743"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1743"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.ethanepperly.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1743"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}