支援向量機(2)

2021-07-08 20:41:29 字數 1705 閱讀 9502

第一節已經介紹了直接求解線性可分支援向量機的方法,但求解過程往往複雜。所以我們可以轉換思路:將該問題作為原始問題,應用拉格朗日對偶性,通過求解對偶問題得到原始問題的解。這樣做的好處:

對偶問題求解步驟:

根據原始問題,構造拉格朗日函式:

l(w,

b,α)

=12|

|w||

2+∑i

=1nα

i(1−

yi(w

⋅xi+

b))=

12||

w||2

−∑i=

1nαi

yi(w

⋅xi+

b)+∑

i=1n

αi原始問題為極小極大問題,對偶問題為極大極小問題。即:

maxαminw,

bl(w

,b,α

) 先求l

(w,b

,α) 對w,

b 的極小,再求

minl(w

,b,α

) 對

α 的極大。依次為:

由上一步求解對偶問題,可以得到對偶問題的解α∗

=(α∗

1,α∗

2,⋯,

α∗n)

。且此原始問題和對偶問題符合轉換的條件,通過kkt條件可以由α∗

求得原始問題的解w∗

,b∗ 。

kkt條件: ∇

wl(w

∗,b∗

,α∗)

=w∗−

∑i=1

nα∗i

yixi

=0∇b

l(w∗

,b∗,

α∗)=

∑i=1

nαiy

i=0α

∗i(y

i(w⋅

xi+b

)−1)

=0yi

(w⋅x

i+b)

−1≥0

α∗i≥

0i=1

,2,⋯

,n則得到w∗=

∑ni=

1α∗i

yixi

,又因為一定存在αi

>

0 (若均等於0,則w∗

=0不是原始問題可行解),則對於αi

>

0 ,有yi

(w⋅x

i+b)

−1=0

,則b∗

=yi−

w⋅xi

=yi−

∑nj=

1α∗j

yj(x

i⋅xj

) 。

因此得到了分離超平面∑n

i=1α

∗iyi

(x⋅x

i)+b

∗=0 ,相應的分類器為f(

x)=s

ign(

∑ni=

1α∗i

yi(x

⋅xi)

+b∗)

。 也就是說,之前對於未知樣本首先根據w和b做一次線性運算,然後看求的結果是大於0還是小於0,來判斷正例還是負例。現在通過αi

,我們不需要求出w,只需將未知樣本和訓練資料中的所有樣本做內積和即可。另外,我們從kkt條件中得到,只有支援向量的αi

>

0 ,其他情況αi

=0。因此,我們只需求未知樣本和支援向量的內積然後運算即可。

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