支援向量機問題筆記

2021-10-06 19:19:50 字數 1867 閱讀 2721

一般來說,乙個點距離超平面的距離的遠近可以表示該點分類正確的確信程度,即該點距離超平面越遠,越相信該點的分類是正確的,越近就越不相信;

超平面確定的情況下,

可以相對的表示該點到平面的距離,而符號表示分類是否正確,所以符號乘以距離就表示分類的正確性以及確信程度,這就是函式間隔。

對於樣本點(xi , yi),超平面wx + b = 0對於該點的函式間隔為

超平面關於資料集函式間隔的定義為,對於乙個超平面,資料集中所有樣本點到該超平面的最小函式間隔值。

在函式間隔中,當成比例的改變w、b的時候,超平面沒有改變,但函式間隔卻相應的改變了。因此需要對超平面的法向量作一些約束,使得間隔是確定的,例如加上規範化,就得到了幾何間隔;

我們希望的超平面是,幾何間隔最大化的,也就是使所有樣本中到超平面的最小值最大化,以保證分類正確且確信程度高,表示為最優化問題如下:

這裡的不等式約束表示,要使得所有的幾何間隔都比它大。

再考慮到幾何間隔和函式間隔之間的關係,可以變為

等價於:

函式間隔為什麼可以取1?

因為把w,b成比例改變時,函式間隔也是相應成比例改變,不會對上面的不等式約束造成影響

利用拉格朗日的對偶性,首先需要對每個不等式約束引入拉格朗日乘子,得到拉格朗日函式。根據拉格朗日對偶性,原問題的對偶問題是極大極小問題,也就是先求拉格朗日函式對w、b的極小,再求對拉格朗日乘子的極大。

x 是原始問題和對偶問題的解的充分必要條件就是x必須滿足kkt條件。

對於線性不可分資料,硬間隔並不適用,不是所有資料都滿足不等式約束條件。因此,允許某些點可以不滿足約束,對於每個樣本,加入乙個鬆弛變數,使函式間隔加上鬆弛變數後大於等於1.

目標函式是為了,盡可能使間隔最大,同時使得分類錯誤的個數盡量少,c是為了在兩者之間調和

首先使用乙個變換將原空間的資料對映到新空間,然後在新空間中用線性可分方法,學習分類模型。當對映函式是非線性函式時,學習到的模型就是非線性模型。

在目標函式中,都只涉及到例項與例項之間的內積,將內積用核函式代替。

核矩陣是半正定的對稱函式,才可以作為核函式。

基本思路:選擇兩個變數,固定其他變數,針對這兩個變數,求解相應的二次規劃問題,得到的解應該接近原問題的解,因為會使得原問題的目標函式值變小。將原問題不斷分解成子問題,進而達到求解原問題解的目的。

如何選取兩個變數?

第乙個變數,選擇不滿足kkt條件的變數,首先遍歷在間隔邊界上的支援向量點,檢驗是否滿足kkt條件,都滿足的話在遍歷整個訓練集。

第二個變數,使得兩個變數對應的樣本之間的間隔最大,這樣目標函式值下降也最快。如果該方法選擇的變數不能使函式有足夠的下降,則選取支援向量點作為第二個變數,直到目標函式有足夠的下降,不行再遍歷整個資料集。最後還不行,放棄第乙個變數,重新尋找乙個。

根據兩個變數的最優解,不斷更新;

直到所有變數滿足kkt條件為止。

因為子問題總有解析解,所以每次計算都很快。

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