牛顿法为什么比梯度下降法求解需要的迭代次数更少?

最小二乘法--梯度下降法 牛顿法 高斯牛顿法 最小二乘法 最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。 梯度下降法 梯度下降法又被称为最速下降法(Steepest descend method),其理论基础是梯度的概念。梯度与方向导数的关系为:梯度的方向与取得最大方向导数值的方向一致,而梯度的模就是函数在该点的方向导数 阅读详情

牛顿法是二阶收敛的,而梯度下降法是一阶收敛。二阶其实相当于考虑了梯度的梯度,所以相对更快。

牛顿法是二阶收敛,梯度下降是一阶收敛,所以牛顿法就更快。如果更通俗地说的话,比如你想找一条最短的路径走到一个盆地的最底部,梯度下降法每次只从你当前所处位置选一个坡度最大的方向走一步,牛顿法在选择方向时,不仅会考虑坡度是否够大,还会考虑你走了一步之后,坡度是否会变得更大。所以,可以说牛顿法比梯度下降法看得更远一点,能更快地走到最底部。

根据wiki上的解释,从几何上说,牛顿法就是用一个二次曲面去拟合你当前所处位置的局部曲面,而梯度下降法是用一个平面去拟合当前的局部曲面,通常情况下,二次曲面的拟合会比平面更好,所以牛顿法选择的下降路径会更符合真实的最优下降路径。

wiki上给的图很形象,我就直接转过来了:红色的牛顿法的迭代路径,绿色的是梯度下降法的迭代路径。

参考:en.wikipedia.org/wiki/N's_method_in_optimization

更多详细资料请参考http://www.zhihu.com/question/19723347

深度学习之Hessian矩阵在牛顿法中的应用 对于多维函数,每个点在每一个方向上的导数是不同的,如果使用梯度下降,有可能在某一方向上导数增加很快,而在另外一方向上增加很慢,梯度下降是不知道导数的这些信息的,因为梯度只是一阶导数,只有二阶导数能反应一阶导数的变化情况,也就是Hessian矩阵。一般来说, 牛顿法主要应用在两个方面, 1, 求方程的根; 2, 最优化.1), 求解方程并不是所有的方程都有求根公式, 或者求根公式很复杂, 导致求解困... 阅读详情

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Savitch
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