11月1日学习 岭回归 最小二乘法 无偏估计 范数

好气!编辑中怎么可以退后上一步操作,刚刚因为一个误操作编辑了好多的东西都没了,气!

哈达玛积(Hadamard product)

矩阵中元素相乘

岭回归

岭回归,又称脊回归、吉洪诺夫正则化(Tikhonov regularization),是一种专用于共线性数据分析的有偏估计回归方法,实质上是一种改良的最小二乘估计法,通过放弃最小二乘法的无偏性,以损失部分信息、降低精度为代价获得回归系数更为符合实际、更可靠的回归方法,对病态数据的拟合要强于最小二乘法。
岭回归是对最小二乘回归的一种补充,它损失了无偏性,来换取高的数值稳定性,从而得到较高的计算精度。
参考百度百科

当设计矩阵X存在多重共线性的时候(数学上称为病态矩阵),最小二乘法求得的参数w在数值上会非常的大,而一般的线性回归其模型是 y=wTx ,显然,就是因为w在数值上非常的大,所以,如果输入变量x有一个微小的变动,其反应在输出结果上也会变得非常大,这就是对输入变量总的噪声非常敏感的原因。

如果能限制参数w的增长,使w不会变得特别大,那么模型对输入w中噪声的敏感度就会降低。这就是脊回归和套索回归(Ridge Regression and Lasso Regrission)的基本思想。

为了限制模型参数w的数值大小,就在模型原来的目标函数上加上一个惩罚项,这个过程叫做正则化(Regularization)

强烈推荐参考CSDN博客 很详细

最小二乘法

基于均方误差最小化来进行模型求解的方法称为最小二乘法,在线性回归中,最小二乘法就是试图找到一条直线,是所有样本到直线上的欧氏距离和最小。
参考《机器学习 周志华》P54

无偏估计

样本均值 \bar{x}也是一个随机变量,当样本均值的期望等于总体均值时,即 E(\bar{x} ) =\mu,就说样本均值是总体均值的无偏估计量
参考 知乎

多重共线性(复共线性)

参考 简书

范数

范数分为向量范数和矩阵范数

0范数,向量中非零元素的个数。


1范数,为绝对值之和。


2范数,就是通常意义上的模。
  • 向量范数

1-范数:

||x||_1 = \sum_{i=1}^N|x_i|,即向量元素绝对值之和,matlab调用函数norm(x, 1) 。

2-范数:

||\textbf{x}||_2 =\sqrt{\sum_{i=1}^Nx_i^2},Euclid范数(欧几里得范数,常用计算向量长度),即向量元素绝对值的平方和再开方,matlab调用函数norm(x, 2)。

\infty-范数:||\textbf{x}||_\infty = \max_{i}|x_i|,即所有向量元素绝对值中的最大值,matlab调用函数norm(x, inf)。


-\infty-范数:||\textbf{x}||_{-\infty}=\min_i|x_i|

,即所有向量元素绝对值中的最小值,matlab调用函数norm(x, -inf)。


p-范数:||\textbf{x}||_p = (\sum_{i=1}^N|x_i|^p)^{\frac{1}{p}}
,即向量元素绝对值的p次方和的1/p次幂,matlab调用函数norm(x, p)。


  • 矩阵范数

1-范数:||A||_1 = \max_j\sum_{i=1}^m|a_{i,j}|
, 列和范数,即所有矩阵列向量绝对值之和的最大值,matlab调用函数norm(A, 1)。


2-范数:||A||_2 = \sqrt{\lambda_1}\lambda<br/>A^TA的最大特征值。

,谱范数,即A'A矩阵的最大特征值的开平方。matlab调用函数norm(x, 2)。

\infty-范数:||A||_\infty = \max_i\sum_{j=1}^N|a_{i,j}|

,行和范数,即所有矩阵行向量绝对值之和的最大值,matlab调用函数norm(A, inf)。


F-范数:||A||_F=\left(\sum_{i=1}^m\sum_{j=1}^n|a_{i,j}|^2\right)^{\frac{1}{2}}

,Frobenius范数,即矩阵元素绝对值的平方和再开平方,matlab调用函数norm(A, ’fro‘)。


核范数:||A||_* = \sum_{i=1}^{n}\lambda_i, \lambda_i是A的奇异值

即奇异值之和。



作者:魏通
链接:https://www.zhihu.com/question/20473040/answer/102907063
来源:知乎
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