緒論 機器學習推導系列(一)

2021-10-23 08:28:58 字數 2658 閱讀 2211

機器學習主要解決從資料中獲取其概率分布的問題,通過一些機器學習的演算法可以從大量資料中找到一定的規律,從而建立模型來解決實際問題,因此機器學習中主要使用資料來求解其引數

data:xxxx

=[x1

x2⋯x

n]n×

pt=[

x11x12

⋯x1p

x21x22

⋯x2p

⋮⋮⋱⋮

xn1x

n2⋯x

np]n

×p

x= \left[ \begin x_1 & x_2 & \cdots & x_n\\ \end \right]^t_ = \left[ \begin x_ & x_ & \cdots & x_\\ x_ & x_ & \cdots & x_\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ x_ & x_ & \cdots & x_\\ \end \right]_

x=[x1​

​x2​

​⋯​x

n​​]

n×pt

​=⎣⎢

⎢⎢⎡​

x11​

x21​

⋮xn1

​​x1

2​x2

2​⋮x

n2​​

⋯⋯⋱⋯

​x1p

​x2p

​⋮xn

p​​⎦

⎥⎥⎥⎤

​n×p

​parameter: θ

\theta

θ

頻率派認為引數θ

\theta

θ是乙個固定的常數(constant),而資料x

xx是隨機變數,而貝葉斯派認為引數θ

\theta

θ是隨機變數(random variable),其服從某個概率分布p(θ

)p(\theta)

p(θ)

,這個概率分布稱為先驗。

頻率派認為引數θ

\theta

θ是乙個固定的常數(constant),頻率派常用的求解方法為極大似然估計法:

極大似然估計:

θ ml

e=ar

gmax

θlog

p(x∣

θ)

\theta_=\undersetlogp(x|\theta)

θmle​=

θarg

max​l

ogp(

x∣θ)

,其中l(θ

)=lo

gp(x

∣θ

)l(\theta)=logp(x|\theta)

l(θ)=l

ogp(

x∣θ)

頻率派的求解步驟為:1.建立模型;2.定義損失函式;3.最優化損失函式。

貝葉斯學派認為引數θ

\theta

θ是乙個隨機變數(random variable),其擁有乙個概率分布p(x

)p(x)

p(x)

,稱為先驗分布,在取樣結果為x

xx時,其後驗概率:

p(θ

∣x)⏟

post

erio

r=p(

x∣θ)

⏞lik

elih

oodp

(θ)⏞

prio

rp(x

)\underset}=\frac}\overset}}

poster

iorp

(θ∣x

)​​=

p(x)

p(x∣

θ)​l

ikel

ihoo

d​p(

θ)​p

rior

​​其 中p

(x)=

∫θp(

x∣θ)

p(θ)

其中p(x)=\int_p(x|\theta )p(\theta )\mathrm\theta

其中p(x)

=∫θ​

p(x∣

θ)p(

θ)dθ

所 以p

(θ∣x

)∝p(

x∣θ)

p(θ)

所以\propto p(x|\theta)p(\theta )

所以p(θ∣

x)∝p

(x∣θ

)p(θ

)

最大後驗估計map:

θma

p=ar

gmax

θp(θ

∣x)=

argm

axθp

(x∣θ

)p(θ

)\theta _=\undersetp(\theta|x)=\undersetp(x|\theta)p(\theta )

θmap​=

θarg

max​p

(θ∣x

)=θa

rgmax

​p(x

∣θ)p

(θ)

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