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时间:2016-06-12 02:53:15      阅读:226      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1.逻辑函数:

Logistic函数或Logistic曲线是一种常见的S形函数,它是皮埃尔·弗朗索瓦·韦吕勒在1844或1845年在研究它与人口增长的关系时命名的。广义Logistic曲线可以模仿一些情况人口增长(P)的S形曲线。起初阶段大致是指数增长;然后随着开始变得饱和,增加变慢;最后,达到成熟时增加停止。[1] 
logistic函数其实就是这样一个函数:
非常简单吧,这个函数的曲线如下所示:
很像一个“S”型吧,所以又叫 sigmoid曲线(S型曲线)。
逻辑斯谛方程即微分方程:
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残差:在数理统计中,残差是指实际观察值与估计值(拟合值)之间的差。

最小二乘法1:

最小二乘法的矩阵形式
最小二乘法的矩阵形式为:
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其中
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为
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的矩阵,
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为
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的列向量,
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为
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的列向量。如果
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(方程的个数大于未知量的个数),这个方程系统称为矛盾方程组(Over Determined System),如果
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(方程的个数小于未知量的个数),这个系统就是Under Determined System。
正常来看,这个方程是没有解的,但在数值计算领域,我们通常是计算
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,解出其中的
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。比较直观的做法是求解
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,但通常比较低效。其中一种常见的解法是对
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进行QR分解(
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),其中
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是
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正交矩阵(Orthonormal Matrix),
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是
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上三角矩阵(Upper Triangular Matrix),则有
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最小二乘法2:

   我们以最简单的一元线性模型来解释最小二乘法。什么是一元线性模型呢? 监督学习中,如果预测的变量是离散的,我们称其为分类(如决策树,支持向量机等),如果预测的变量是连续的,我们称其为回归。回归分析中,如果只包括一个自变量和一个因变量,且二者的关系可用一条直线近似表示,这种回归分析称为一元线性回归分析。如果回归分析中包括两个或两个以上的自变量,且因变量和自变量之间是线性关系,则称为多元线性回归分析。对于二维空间线性是一条直线;对于三维空间线性是一个平面,对于多维空间线性是一个超平面...

   对于一元线性回归模型, 假设从总体中获取了n组观察值(X1,Y1),(X2,Y2), …,(Xn,Yn)。对于平面中的这n个点,可以使用无数条曲线来拟合。要求样本回归函数尽可能好地拟合这组值。综合起来看,这条直线处于样本数据的中心位置最合理。 选择最佳拟合曲线的标准可以确定为:使总的拟合误差(即总残差)达到最小。有以下三个标准可以选择:

        (1)用“残差和最小”确定直线位置是一个途径。但很快发现计算“残差和”存在相互抵消的问题。
        (2)用“残差绝对值和最小”确定直线位置也是一个途径。但绝对值的计算比较麻烦。
        (3)最小二乘法的原则是以“残差平方和最小”确定直线位置。用最小二乘法除了计算比较方便外,得到的估计量还具有优良特性。这种方法对异常值非常敏感。

  最常用的是普通最小二乘法( Ordinary  Least Square,OLS):所选择的回归模型应该使所有观察值的残差平方和达到最小。(Q为残差平方和)- 即采用平方损失函数。

  样本回归模型:

                  技术分享                   其中ei为样本(Xi, Yi)的误差

   平方损失函数:

                      技术分享

   则通过Q最小确定这条直线,即确定技术分享,以技术分享为变量,把它们看作是Q的函数,就变成了一个求极值的问题,可以通过求导数得到。求Q对两个待估参数的偏导数:

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    根据数学知识我们知道,函数的极值点为偏导为0的点。

    解得:

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这就是最小二乘法的解法,就是求得平方损失函数的极值点。

梯度下降法:

最小二乘法跟梯度下降法都是通过求导来求损失函数的最小值,那它们有什么区别呢。

   相同


  1.本质相同:两种方法都是在给定已知数据(independent & dependent variables)的前提下对dependent variables算出出一个一般性的估值函数。然后对给定新数据的dependent variables进行估算。
  2.目标相同:都是在已知数据的框架内,使得估算值与实际值的总平方差尽量更小(事实上未必一定要使用平方),估算值与实际值的总平方差的公式为:

                             技术分享

   其中技术分享为第i组数据的independent variable,技术分享为第i组数据的dependent variable,技术分享为系数向量。


   不同
  1.实现方法和结果不同:最小二乘法是直接对技术分享求导找出全局最小,是非迭代法。而梯度下降法是一种迭代法,先给定一个技术分享,然后向技术分享下降最快的方向调整技术分享,在若干次迭代之后找到局部最小。梯度下降法的缺点是到最小点的时候收敛速度变慢,并且对初始点的选择极为敏感,其改进大多是在这两方面下功夫。

卡方分布:

若n个相互独立的随机变量ξ?、ξ?、……、ξn ,均服从标准正态分布(也称独立同分布于标准正态分布),则这n个服从标准正态分布的随机变量的平方和
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构成一新的随机变量,其
卡方分布
分布规律称为
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分布(chi-square distribution),其中参数n称为自由度,正如正态分布中均值或方差不同就是另一个正态分布一样,自由度不同就是另一个
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分布。记为
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或者
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.
卡方分布是由正态分布构造而成的一个新的分布,当自由度n很大时,
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分布近似为正态分布。
对于任意正整数x,自由度为 k的卡方分布是一个随机变量X的机率分布。
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pearson相关系数:

如衡量国民收入和居民储蓄存款、身高和体重、高中成绩和高考成绩等变量间的线性相关关系。当两个变量都是正态连续变量,而且两者之间呈线性关系时,表现这两个变量之间相关程度用积差相关系数,主要有Pearson简单相关系数。
其计算公式为:

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spearman相关系数:

这类方法对原始变量分布不作要求,属于非参数统计方法。其中最常用的统计量是spearman秩相关系数
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,又称等级相关系数,介于
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之间,
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为负相关,
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为正相关。秩相关系数是总体秩相关系数
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的估计值。
若数据中无重复值,且两个变量完全单调相关时,spearman相关系数=+1或-1.
计算步骤:
⑴编秩:将两变量X、Y成对的观察值分别从小到大顺序编秩,用pi表示xi的秩次;用qi表示yi的秩次。若观察值相同取平均秩次。
⑵将秩次带入公式计算:
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⑶由样本算得的秩相关系数是否有统计学意义,应作假设检验。

过拟合:

想像某种学习算法产生了一个过拟合的分类器,这个分类器能够百分之百的正确分类样本数据(即再拿样本中的文档来给它,它绝对不会分错),但也就为了能够对样本完全正确的分类,使得它的构造如此精细复杂,规则如此严格,以至于任何与样本数据稍有不同的文档它全都认为不属于这个类别。
标准定义:给定一个假设空间H,一个假设h属于H,如果存在其他的假设h’属于H,使得在训练样例上h的错误率比h’小,但在整个实例分布上h’比h的错误率小,那么就说假设h过度拟合训练数据。 ----《Machine Learning》Tom M.Mitchell

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