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筆記-感知機、超平面

1.感知機

感知機是一種二分類的線性分類模型,輸入為例項的特徵向量,輸出為例項的類別{+1,-1}。感知機要求資料集是線性可分的。
按照統計學習三要素模型、策略、演算法的順序來介紹。

2.感知機模型

由輸入空間到輸出空間的如下函式:

f(x)=sign(ωx+b)
其中ωb 為模型引數,ωRn叫權值(weight)或權值向量(weight vector),bR叫偏置。
感知機模型的假設空間是定義在特徵空間中的所有線性分類模型(linear classification model)或線性分類器(linear classifier),即函式集合{f|f(x)=ωx+b
}
.

2.1感知機模型的幾何解釋

線性方程ωx+b對應於特徵空間的一個超平面S,ω代表超平面的法向量,b代表截距。這個超平面將特徵空間分為兩個部分,位於兩部分的點(特徵向量)被劃分為正負兩類,所以超平面S被稱為分離超平面(separating hyperplane)。


感知機幾何模型

在看幾何模型這裡有幾點疑惑:
1.超平面是什麼
2.原點到超平面的距離bω(純屬高數忘的差不多了)

2.1.1超平面

百度百科給出的定義:超平面是n維歐式空間中餘維度等於一的線性子空間(也就是說超平面的維度為n-1)。這是平面中的直線、空間中的平面之推廣。

似乎並沒有起到什麼幫助理解的作用!這個東西為什麼要叫超平面也是很迷!刨除這個蜜汁叫法,還是試圖從公式上進行理解吧。

百度到資料一:給定Rn空間中的一點p和非零向量n⃗ ,滿足

n⃗ (xp)=0

的點集x稱為經過點p的超平面。向量n⃗ 為該超平面的法向量。按照這個定義,一條直線是R2空間的超平面,一個平面是R3空間的超平面。

老學長解惑:在Rn空間中的超平面為:

ω⃗ Tx⃗ +b=0
在幾維空間中,向量ω⃗ ,x⃗ 就是幾維的。當然,ω⃗ x⃗ 屬於該空間。在二維空間下,該方程表示一條直線,直線是平面的超平面。三維空間下,該方程表示一個平面,平面是空間的超平面。

老學長這個解釋,我還是比較能接受的。

2.1.2點到超平面的距離

寫到這裡,我已決心要重看一遍高數。
向量的投影:給定兩個向量u

⃗ ,v⃗ ,求u⃗ v⃗ 上的投影長度,向量間的夾角為cosθ


這裡寫圖片描述

算不上推導的推導:

d=|u|cosθ
cosθ=uv|u||v|
綜上,d=uv|v|
點到超平面的距離:假設x⃗ 0是超平面ω⃗ Tx⃗ +b=0上任意一點,則點x到超平面的距離為x⃗ x⃗ 0在超平面法向量ω⃗ 上的投影長度:
d=|ω⃗ T(x⃗ x⃗ 0)|ω⃗ =|ω⃗ Tx⃗ +bω⃗ Tx⃗ 0b|ω⃗ =|ω⃗ Tx+b|ω⃗ 

2.1.3超平面的正反面

一個超平面可以將該空間分成兩部分,和法向量同向規定為正面,和法向量反向稱為反面。x

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