Ax b不可逆解法

2021-10-06 18:33:12 字數 1959 閱讀 5743

參考資料:

西瓜書第三章

1、對於乙個需要進行線性回歸的函式f(x

0)=w

x+bf(x_0)=wx+b

f(x0​)

=wx+

b,我們的目的是得到引數w和b,對此使得f(x

i)≈y

if(xi​)

≈yi​

。此處通常用均方最小化的方式確定w和b,即‾=

1m∑i

=1mx

i\overline = \displaystyle\sum_^m x_i

x=m1​i

=1∑m

​xi​

是x的均值。

2、更一般的情形是多元線性回歸^=

(w;b

)\hat=(w;b)

w^=(w;

b)。為此我們需要在自變數矩陣x中也新增一列,這樣我們就可以將所有需要求得的係數全部集中到了乙個矩陣之中去。

令上式為0可得最優解的閉式解,即

2 xt

(xw^

−y)=

02x^t(x\hat-y)=0

2xt(xw

^−y)

=0即多元線性回歸求解問題的目標式可化為下式:

x tx

w^=x

tyx^tx\hat=x^ty

xtxw^=

xty1) 如果xtx

x^tx

xtx可逆,可得到

則最終的線性回歸模型為tx

x^tx

xtx不可逆,

不可逆的原因是不滿秩,不一定能夠求逆,為此我們需要增加乙個補足項,即引入乙個正則化項,根據正則化項的形式,就產生了不同的回歸模型。

在此我們用一種回歸模型來講解。——脊回歸(嶺回歸)

將x tx

x^tx

xtx矩陣補成乙個滿秩矩陣,進行下一步的求逆,在這裡增加乙個正則化項,將xtx

x^tx

xtx補全。即,

\lambda

λ與乙個單位矩陣的乘積作為正則化項,這樣我們就能對(xt

x+λi

)(x^tx+\lambda i)

(xtx+λ

i)進行求逆了。

在這裡特別說明,嶺引數λ

\lambda

λ是乙個人為事先設定的引數,給定不同的λ

\lambda

λ值,可以得到不同的回歸效果,一般我們將λ

\lambda

λ的值設定得比較小,目的是較小對ω的影響。

我們可以進行下面的對比

λ的本質是在定義中加入了乙個l2範數∑i=

1nwi

2\displaystyle\sum_^n w^2_i

i=1∑n​

wi2​

,如果我們引入的是l1範數或其他範數,可以得到不同的回歸模型,在此不再深入**。

當然,從另一種角度上考慮,我們可以認為,最小二乘法其實也引入了乙個範數,但是引數值為0,我們可以從幾何意義上直**出來。

上面的t(本質是歐式距離圍成的空間)由嶺引數λ

\lambda

λ進行控制。

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