線性回歸基礎相關公式

2021-10-06 06:58:27 字數 1822 閱讀 1217

通常輸入 x 具有多個屬性值,翻譯過來就是一條資料具有多個特徵值。當我們假定最簡單的一種情況,也就是說輸入只有乙個屬性值的時候,此時就是一元線性回歸。線性回歸試圖 f(x) = wx + b,使得 f(x)≈ 真實值 y,所以線性回歸的演算法,轉化為數學問題就是,尋找乙個恰當的引數,使得 f(x)盡可能的逼近 y 。

逼近用數學語言就是使得 f(x)與 y之間的差值(或者說距離)盡可能的小,常用的就是距離衡量函式就是均方誤差函式(也叫平方損失函式),如下所示:

此時 x 具有 d 個屬性值,把引數表示成

資料集相應的變成

這個1其實是為了 引數 b 準備的,w 的維度應該是 (d, 1),而偏置 b 前面也應該是有個引數,但由於 b 本身就是變數,所以實際操作時令 1 * b,前後維度 就保持了一致,才能繼續後面的矩陣運算;

最終的優化函式

求導,令導數為0可得

這裡假設

是滿秩或者正定,但現實中往往不是滿秩,即特徵數超過樣本數,此時存在多個解,至於選擇哪個解有演算法的歸納偏好決定,常見方法是引入正則化;

更一般的可以表示成

這樣的模型就稱為廣義線性模型,外層套的函式叫做聯絡函式

手推公式見:

一元線性回歸公式推導,多元線性回歸公式推導

對於二分類任務,線性回歸模型的輸出是乙個連續值,但我們需要的真實值是,所以在我們要找乙個函式可以將輸出和真實值聯絡起來的函式,最理想的是單位階躍函式,但階躍函式並不連續,因此不能作為聯絡函式,對數機率函式就可以派上用場了。

雖然名字是回歸,但實際是分類學習方法。它的優點在於:

在對數機率回歸中,利用極大似然法進行最優化,loss函式如下:

這裡的

在牛頓法求最優解中,β的迭代公式

順便複習一下:

梯度下降法是一種一階優化方法,是通過利用函式的一階導數來使函式收斂到區域性極小點,如果目標函式是凸函式,那麼區域性極小就是全域性最小。

牛頓法是利用函式的二階導數,雖然迭代次數小於梯度下降法,但計算複雜度相當高,涉及到海森矩陣的求逆,尤其在高維中幾乎不可行。由此還引申出了擬牛頓法

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