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机器学习——支持向量机SVM(2)

2023-02-10 19:31 作者:Vector永远的神  | 我要投稿

紧接着上一篇谈到的最小化问题。

求解目标

多元函数的极值问题一般采用拉格朗日极值法,求对应的偏导数来完成。由于约束条件是不等式,可以将不等式变换为等式来解决,如下所示,通过引入pi变量来完成。

将不等式条件转换成等式
拉格朗日极值法

只要是正确分类的样本,yi乘以wx+b均大于1,不用考虑小于零的情况,此时样本在两个正负超平面之间,不满足支持向量的定义了。

由上可以看出如果yi乘以wx+b不等于1,也就是说该样本位于正负超平面以外的区域,对应的λ等于零。

如果是位于正负超平面上的样本点,则λ不等于零。

KKT条件中关于λ大于等于0的证明过程

首先在约束曲面边界处g(x)= 0的极值问题,此时就是等式约束,正常的拉格朗日极值法的应用。肯定有f(x)与约束条件g(x)相切,即二者的导数向量的方向相反或者相反,但是导数值的大小是由下述等数条件来决定的。

导数大小等式

然后是g(x)< 0的情况,在这种情况下,在小于零的区域内求f(x)的最小值就直接求导Δf(x)即可,与拉姆达无关直接置0即可。关于g(x)=0的情况时,就是和基本的拉格朗日极值法是一样的思路来解决问题,但是由于区域的存在,极值点处二者的导数方向一定相反。如果相同的话它们会沿相同的方向继续运动走入到区域内部,那样这个点就不可能是约束条件下的极值点了。由于二者的导数方向相反,符号异号,此时上述等式的λ值一定得大于零。

最后是第三个条件就是关于点的位置和λ正负关系得到的结果,上面已经写了。由此可见绝大多数点对应的λ均为零,不参与到w与b的计算过程中,仅有支持向量参与计算,极大地简化了运算量,这也就是支持向量机的由来。

这个λ的正负性的讨论我写的不是很透彻,之后在涉及到这个部分的内容再行阐述。

最后就是对偶性问题了,这个部分涉及到凸优化相关的内容,我只能理解到,把某个函数最小值的求解问题转化为另一个函数最大值的求解。


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