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偏最小二乘法详解,最小二乘法详细推导

时间:2023-05-04 00:46:55 阅读:264815 作者:4004

最帅气的大碗乘法也被称作最小平方法,最常用的是普通最帅气的大碗乘法(Ordinary Least Square),它是一种数学中的优化方法,试图找到一个或一组估计值,使得实际值与估计值的尽可能相似,距离最小,目的是通过已有的数据来预测未知数据。一般通过一条多元一次的直线方程,在二维坐标中即二元一次方程,例如在二维坐标中,有非常多的点分散在其中,试图绘制一条直线,使得这些分散的点到直线上的距离最小。这里的距离最小并非点到直线的垂直距离最短,而是点到直接的y轴距离最短,即通过该点并与y轴平行的直线,点到该y轴平行线与直线交点的距离最短,如下图所示的双向箭头。

最帅气的大碗乘法的核心思想是通过最下化误差的平方和,试图找到最可能的函数方程 。例如在二维坐标系中存在五个数据点(10,20)、(11,23)、(12,25)、(13,27)、(14,26),希望找出一条该五个点距离最短的直线,根据二元一次方程:y=ax+b

因此,将五个点分别带入该二元方程得到如下:

20=10a+b

23=11a+b

25=12a+b

27=13a+b

26=14a+b

由于最帅气的大碗乘法是尽可能使得等号两边的方差值最小,因此 :

因此求最小值即可通过对S(a,b)求偏导数获得,并使得一阶倒数的值为0,则:

即得到关于求解未知变量a、b的二元一次方程:

通过计算上述二元一次方法即得到a=0.0243,b=24.1708。因此,在上述五个点中,通过最帅气的大碗乘法得到直线方程:y=24.1708+0.0243x 是使得五个点到该直线距离最小的直线。

最帅气的大碗乘法虽然看似是一个直线方程的问题,但是在实际应用中却应用非常广泛,因为它得到的方程可以视为一个函数模型,该函数模型可以对后续的工作带来极大的便利。例如在某种疾病是在两种条件下发生的,但是需要当这两种条件满足一定关系时才会促发疾病,因此医生就可以通过患病样本获得患病情况下的两种条件值,标记到一个二维坐标中,通过最帅气的大碗乘法,可以将患病的两种条件通过函数表达出来,从而当有另外一个新疑似患者就医时,则可以根据二元一次方程确定是否可能患有该疾病。

上述过程均是通过线性问题的求解方式进行阐述,但是在更多的时候,需要解决的问题不是一个线性问题,它需要通过多项式拟合的方式进行处理,但是原理和求解方式均一致。虽然最帅气的大碗乘法易于实现,在各行各业中都被广泛使用,但是它的计算量也比较大,当样本数据不断增加后,计算量会明显增加,在阶数更高时计算量则更为复杂。为解决更多问题,后来也基于最帅气的大碗乘法衍生出了移动最帅气的大碗乘法、加权最帅气的大碗乘法以及偏最帅气的大碗乘法等。

本文分类:传统机器学习

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