線性回歸中最小二乘的概率解釋

2021-06-21 08:22:30 字數 954 閱讀 1886

最小二乘法是常見的構造代價函式, 擬合引數的方法,如下:

cost=(h(x)-y)^2

這裡**最小二乘的概率依據。

乙個簡單的例子:

假設乙個袋子裡有無限個球,白球出現的比例是p,黑球為1-p。

那麼我從中取10個球,得到了7個白球,很自然的,我們會估計白球出現的比例p=0.7;

繼續,我們取100個球,得到了75個白球,我們會繼續估計p=0.75。

也就是,我們通過觀察到的事件,反過來推其中的概率分布。

現在給定乙個分布d,假設其概率密度函式為f(d),其中有引數sita。我們從中取樣得到樣本x1,x2,…,xn,但是並不知道引數sita。那麼我們希望通過這些觀測值xi,反過來推導出最有可能的sita。

按照概率密度函式,寫出事件(x1,x2,…,xn)出現的聯合概率:

其中引數sita未知。

我們可以基於這樣乙個假設:真實的sita會使得如上的事件(x1,x2,…xn)發生的概率最大。

於是,我們把sita當做未知數,得到乙個最優化問題:

max(p(x1,x2,…,xn))。

最終得到的sita就是我們對於未知引數的估計,也就是最大釋然估計。

在上述的最大釋然方法中,我們需要事先知道,或者假設樣本處於某種分布,只是其中的引數未知。

這裡我們也可以假設y屬於某個分布,得到其概率密度函式。因為我們已有許多觀察值(y1,y2,…,yn),再套用上面最大釋然的方法,可以求得其中的未知引數。

其中,e滿足高斯分布:

那麼y也就滿足高斯分布:

現在概率分布假設寫出來了,直接套用最大釋然的方法,得到:

最大化如上的最大釋然函式,也就是最大化其中的

當我們假設y滿足高斯分布時,使用最小二乘法,也就等於使用最大釋然法,其具備合理的概率解釋。

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