Lk范数

Lk范数是向量的一种度量方式,包括L1范数(元素绝对值之和)、L2范数(元素平方和的平方根)、Lp范数(元素绝对值p次方和的1/p次方)和L∞范数(最大元素绝对值)。例如,向量x=(1,2,-1)的L1范数为4。" 107409937,9415642,iOS编译过程详解:从源码到可执行文件,"['iOS开发', '编译原理', 'Xcode工具', 'Clang']

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\lVert x \rVert_k 是x的Lk范数,等价于

 \left( \sum{ \left| x_i^k \right| } \right) ^{\frac{1}{k}}

给定向量x=(x1,x2,...xn)

L1范数:向量各个元素绝对值之和

L2范数:向量各个元素的平方求和然后求平方根

Lp范数:向量各个元素绝对值的p次方求和然后求1/p次方

L∞范数:向量各个元素求绝对值,最大那个元素的绝对值

 

例:x=(1,2,-1);

L1范数为:1+2+1=4;

 

### 范数的概念 范数是用于衡量向量或矩阵大小的一种函数,具备非负性、齐次性和三角不等式的特性[^1]。具体来说: - **非负性**:对于任意非零向量 \( \mathbf{x} \),有 \( \| \mathbf{x} \| > 0 \);当且仅当 \( \mathbf{x} = 0 \) 时,\( \| \mathbf{x} \| = 0 \)。 - **齐次性**:对于任何实数 \( c \) 和向量 \( \mathbf{x} \),有 \( \| c\mathbf{x} \| = |c| \| \mathbf{x} \| \)。 - **三角不等式**:对于任意两个向量 \( \mathbf{x}, \mathbf{y} \),有 \( \| \mathbf{x} + \mathbf{y} \| \leq \| \mathbf{x} \| + \| \mathbf{y} \| \)。 常见的范数包括 L1 范数、L2 范数和无穷范数,在不同场景下各有优势。 ### 应用场景 #### 数学中的应用 在数学领域,尤其是线性代数中,范数用来度量空间内的距离或者长度。例如,计算两点之间的欧式距离实际上就是利用了 L2 范数的定义[^5]。 #### 机器学习中的应用 在机器学习方面,范数主要用于以下几个方向: - **特征选择**:通过引入特定类型的范数(如 L1),可以在训练过程中自动筛选出最重要的特征变量,从而简化模型并提高解释力。 - **参数正则化**:为了防止过拟合现象的发生,通常会在损失函数里加入由范数组成的惩罚项。其中,L1 正则化能够促使部分权重变为零,实现稀疏效果;而 L2 则有助于保持权值较小,使得预测更加稳定和平滑[^3]。 - **支持向量机 (SVM)** :作为一种经典的分类方法,SVM 的核心在于寻找最优超平面以最大化类别间隔。此时,采用适当形式的范数可以帮助构建更鲁棒的支持向量机模型。 此外,还有其他一些高级用途,比如作为优化问题的目标函数组成部分或是约束条件的一部分,这取决于具体的任务需求。 ```python import numpy as np def l1_norm(vector): """ 计算给定向量的L1范数值 """ return sum(abs(x) for x in vector) def l2_norm(vector): """ 计算给定向量的L2范数值 """ squared_sum = sum([abs(v)**2 for v in vector]) norm_value = np.sqrt(squared_sum) return norm_value ```
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