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机器学习(5)之牛顿算法

时间:2014-09-14 23:28:37      阅读:567      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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机器学习(5)之牛顿算法

1. 牛顿迭代算法简介

    设r是bubuko.com,布布扣的根,选取
bubuko.com,布布扣作为r的初始近似值,过点
bubuko.com,布布扣
曲线
bubuko.com,布布扣的切线L,L的方程为
bubuko.com,布布扣,求出L与x轴交点的横坐标
bubuko.com,布布扣
称x
1
为r的一次近似值。
过点
bubuko.com,布布扣
做曲线
bubuko.com,布布扣的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标
bubuko.com,布布扣,称
bubuko.com,布布扣
为r的二次近似值。重复以上过程,得r的近似值序列,其中,
bubuko.com,布布扣
称为r的
bubuko.com,布布扣次近似值,上式称为牛顿迭代公式
    用牛顿迭代法解非线性方程,是把非线性方程bubuko.com,布布扣线性化的一种近似方法。把
bubuko.com,布布扣在点
bubuko.com,布布扣的某邻域内展开成泰勒级数
bubuko.com,布布扣,取其线性部分(即泰勒展开的前两项),并令其等于0,即
bubuko.com,布布扣,以此作为非线性方程
bubuko.com,布布扣的近似方程,若
bubuko.com,布布扣,则其解为
bubuko.com,布布扣, 这样,得到牛顿迭代法的一个迭代关系式
bubuko.com,布布扣
 
 
 
 

牛顿方法应用于机器学习:

bubuko.com,布布扣

 

bubuko.com,布布扣

 
 
 
 
 
1. 使用这个方法需要f满足一定条件,适用于Logistic回归和广义线性模型

2. 一般初始化为0

2. 在Logistic的应用

    在Logistic回归中,我们要使得对数最大似然值最大,即bubuko.com,布布扣为0时的Θ,根据上述推论,更新规则如下: 

    bubuko.com,布布扣

   牛顿方法的收敛速度:二次收敛

   每次迭代使解的有效数字的数目加倍:假设当前误差是0.01,一次迭代后,误差为0.001,再一次迭代,误差为0.0000001。该性质当解距离最优质的足够近才会发现。

3. 牛顿方法的一般化

Θ是一个向量而不是一个数字,一般化的公式为:

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bubuko.com,布布扣是目标函数的梯度,H为Hessian矩阵,规模是n*n,n为特征的数量,它的每个元素表示一个二阶导数:

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上述公式的意义就是,用一个一阶导数的向量乘以一个二阶导数矩阵的逆

优点:若特征数和样本数合理,牛顿方法的迭代次数比梯度上升要少得多

缺点:每次迭代都要重新计算Hessian矩阵,如果特征很多,则H矩阵计算代价很大

 

 

 

 

 

机器学习(5)之牛顿算法

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