动手机器学习支持向量机+习题

非参数化模型,当数据集规模增大时,其参数量也相应变多

希望从这无数个可以分隔两个点集的超平面中,挑选出与任意一点间隔(margin)的最小值最大的平面

支持向量机的数学描述

对上式来说,当w和b的大小同时变为λ倍时,式中的分母||w||也变为λ倍,这时划分超平面完全不变 

定义γ = yi(wx+b)为函数间隔,γi = γ / ||w||为几何间隔。我们希望所有样本到平面的几何间隔 γi 的最小值最大

 于是,支持向量机的优化目标可以写为:

上面已经提到,函数间隔γ关于w和b的大小并不影响实际的几何间隔γi,因为其变化总会被||w||所抵消。因此,不妨令γ=1。这样上面的优化目标就变为: 

为了求解方便,我们选择凸的单调递增函数,进一步将优化目标等价地写为:

 

如果数据线性不可分,我们可以适当放低上面的约束要求,引入松弛变量ξi,将约束问题改写为: 

凸优化的原始问题:
 

定义其拉格朗日函数(Lagrangian function)为:

当约束条件满足时,拉格朗日函数的最大值恰好就等于原问题的目标函数f(w),从而原问题可以写为:

将上面优化问题中计算min和max的顺序交换,定义其对偶问题为:

所以求解拉格朗日函数得到w和b,代入对偶函数得到:

 

序列最小优化

pass 

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