線性回歸

引自:周志華老師的《機器學(xué)習》

線性模型

線性模型試圖學(xué)習一個通過屬性的線性組合來進行預(yù)測的函數(shù)钻哩。
設(shè)x有d個屬性:


線性模型基本形式

1.線性回歸

線性回歸試圖學(xué)習一個線性模型以盡可能的預(yù)測實值輸出標記瓢宦。


1.0 誤差

如上所述:
預(yù)測值:y=wx+b
一元線性回歸表達式:Y=wx+b+c树碱,此處c為誤差鞋真,b為截距項萨脑,Y是真實值淮韭,即預(yù)測值加上誤差裁僧。

誤差

為什么誤差服從高斯分布财搁?
因為實際情況下蘸炸,誤差都是隨機圍繞著0來的,大多數(shù)誤差經(jīng)過測量被證實是服從高斯分布的尖奔。說明高斯分布對誤差假設(shè)來說是一種很好的模型搭儒。

1.1均方誤差

如何確定w和b? 關(guān)鍵在于如何衡量f(x)和y之間的差別提茁。
均方誤差是回歸任務(wù)中常用的性能度量淹禾,我們試圖讓均方誤差最小化。即:

線性回歸均方誤差

均方誤差對應(yīng)了歐氏距離茴扁,基于均方誤差最小化來進行模型求解的方法稱為“最小二乘法”
在線性回歸中铃岔,最小二乘法就是試圖尋找一條直線,是所有的樣本到直線上的歐氏距離最小峭火。

1.2參數(shù)估計

求解w和b使得均方誤差最小化的過程毁习,稱為線性回歸模型的最小二乘“參數(shù)估計”智嚷。
我們將E(w,b)對w和b求導(dǎo),得到:

求導(dǎo)

1.3 多元線性回歸

如果數(shù)據(jù)集D的樣本由d個屬性纺且,此時


多元線性回歸

稱為“多元線性回歸”

數(shù)據(jù)集D表示為 m *(d+1)的矩陣X盏道。

X

標記y也寫成向量形式:
多元線性回歸

注意:在現(xiàn)實中 往往不是滿秩矩陣,這樣的話可以解出多個载碌,他們都可以是均方誤差最小化猜嘱,選擇哪一個解作為最終結(jié)果,就需要有學(xué)習算法的歸納偏好決定恐仑,常見的做法是引入正則化項泉坐。

1.4 對數(shù)線性回歸

假設(shè)示例的輸出標記是在指數(shù)尺度上變化,那就可以將輸出標記的對數(shù)作為線性模型逼近目標裳仆,即:
ln(y) = w^Tx+b
這就是對數(shù)線性回歸腕让,實際上是求e^{w^x+b}逼近y

對數(shù)線性回歸示意圖

1.5 廣義線性函數(shù)

更一般地,考慮到單調(diào)可微函數(shù) g(*)歧斟,令y=g^{-1}(w^Tx+b)纯丸,這樣得到的模型是廣義線性模型,g(*)為“聯(lián)系函數(shù)”静袖。對數(shù)線性回歸是廣義線性回歸模型g(*)=ln(*)的特例觉鼻。

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