机器学习之支持向量机

本文详细介绍了支持向量机(SVM)在处理线性可分数据时的优化问题。线性可分是指存在一条直线能将数据完全划分。最优分类直线需满足最大化间隔条件。在非线性情况下,引入松弛变量和惩罚系数C,通过拉格朗日乘数法转换为对偶问题。核函数用于解决非线性问题,例如高斯核和多项式核。对偶问题的求解利用了凸优化和强对偶性。关键词包括支持向量机、线性可分、优化问题、核函数和对偶问题。

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线性可分定义

以二维为例,存在一条直线将其完全分开即为线性可分,否则线性不可分,如下图:
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其中大于0还是小于0是人为规定的,就像上面的w1、w2、b我都取个相反数就大于变小于,小于变大于了。

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n个训练样本为X1到Xn,至于为什么把Xi分为Xi1和Xi2,因为这也是二维的,看看第一个二维坐标系的图就理解了。yi取+1和-1也是人为定义的,当然也可以取其他值,但是这样可以对整个式子做一个统一简化(后面会有)。
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最优分类直线

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在线性可分的条件下,有且只有唯一一条直线,满足上面三个条件

优化问题

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首先给个定义:
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解释:
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这里其实我还有点疑惑为什么要加一个1/2的系数,可能后面有别的用处吧先放着。
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非线性可分情况时,无解,此时需要放松限制条件,如下:
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C是比例因子,是人为设置的(算法的超参数)
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定理:
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维度增高算法还是类似的。

核函数

两个例子:
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图上有点问题,但算式没错按算式理解就好。
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原问题和对偶问题

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对偶差距大于等于0
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简单理解如下:
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转化为对偶问题

将支持向量机的优化问题进行改造
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这两个限制条件都是线性的,而支持向量机的目标函数是凸的满足强对偶定理。
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再看一下原问题的定义,也就是说有两个gi没有hi
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化简得:
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如何求解这个对偶问题?
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