梯度下降法

本文深入探讨了梯度下降法在无约束最优化问题中的应用,解析了其迭代原理及如何通过负梯度方向更新参数以达到函数极小化的目标。适用于理解优化算法基本原理的学习者。

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假设f(x)f(x)f(x)具有一阶连续偏导,求解无约束最优化问题:minx∈Rnf(x)min_{x\in R^{n}}f(x)minxRnf(x)则可以利用梯度下降法。凸函数运用梯度下降法可以得到全局最优解,否则有可能是局部最优。

梯度下降法是一种迭代算法。选取适当的处置x(0)x^{(0)}x(0),不断迭代,更新xxx的值对目标函数进行极小化,直到收敛。

负梯度方向是使函数下降最快的方向,故以负梯度方向更新xxx的值,从而不断达到极小化函数的目的。

f(x)−f(x0)≈▽f(x)(x−x0)f(x)- f(x_0)\approx\triangledown f(x)(x-x_0)f(x)f(x0)f(x)(xx0)
xxx是更靠近极小值得点,我们希望f(x)−f(x0)&lt;0f(x)-f(x_0)&lt;0f(x)f(x0)<0,所以▽f(x)&lt;0\triangledown f(x)&lt;0f(x)<0,则xxx以负梯度方向移动。

设更新得步长为η\etaη,则x:x−η▽f(x)x: x- \eta \triangledown f(x)x:xηf(x)

算法:
输入:目标函数f(x)f(x)f(x),梯度函数▽f(x)\triangledown f(x)f(x),计算精度ϵ\epsilonϵ;
输出:f(x)f(x)f(x)的极小点。

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