機器學習007 梯度下降(針對線性回歸代價函式J)

2021-10-07 01:51:52 字數 1484 閱讀 4229

之前學習過了梯度下降、線性回歸模型、平方差代價函式j。上一節學習了梯度下降和任意代價函式j相結合,這一節學習將平方差代價函式j梯度下降相結合,得到機器學習的第乙個演算法===線性回歸演算法,可以用線性模型來擬合資料。

我們要做的就是把梯度下降應用到最小化平方差代價函式j上。那麼我們首先要做的就是做好梯度下降**,關鍵是寫出導數項

計算導數項:

將計算出的導數項帶回梯度下降公式,就得到線性回歸演算法,如下圖所示:

這裡注意兩個引數需要同時進行更新。

之前解決過的關於梯度下降的乙個問題,就是容易陷入區域性最優解。不同的初始化經常會得到不同的區域性最優解:

但是現在我們研究的是線性回歸的代價函式j,他的影象總是呈現碗狀,為凸函式。這種函式沒有區域性最優解,只有乙個全域性最優解。

所以當我們研究這種線性回歸的代價函式j的梯度下降時,它總會收斂到全域性最優解處。

如下圖,觀察線性回歸的假設函式h(x)和代價函式j:但我們執行一次梯度下降,即進行一次初始化,對應於假設函式上的一條擬合直線,可以看到,當慢慢的梯度下降後,代價函式中的點越來越接近中心點,對應的擬合直線的擬合程度也越來越高。最後梯度下降收斂於圓心處,此時的擬合直線也是擬合程度最高的,梯度下降演算法執行結束,此時,我們已經使用了線性回歸演算法自動的幫我們找到代價函式j的最小值,也確定了擬合程度最高的擬合直線對應的假設函式,我們現在就可以使用這個假設函式來**新的資料。

線性回歸演算法也叫batch梯度下降演算法,意思是他的每一次梯度下降都遍歷了訓練集中的所有資料:

現在我們認識了梯度下降,在之後的很多問題中可以使用,包括很多機器學習的問題。

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