在SVM算法中,为什么向量w与分离的超平面正交?


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我是机器学习的初学者。在SVM中,分离的超平面定义为。为什么我们说向量与分离超平面正交?wy=wTx+bw


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(对于神经网络)一个类似问题的答案在这里。
— bogatron 2015年

@bogatron-我完全同意你的看法。但是我的只是一个支持SVM的答案。
— 无题

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除非不是。您的答案是正确的,但没有关于SVM的任何信息(也不应该有)。只是定义超平面的向量方程。wTx=b
— bogatron 2015年

Answers:


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在几何上,向量w正交于定义的线。这可以理解为:wTx=b

首先取。现在很明显,所有向量内积随消失都满足该方程,即,所有正交于w的向量都满足该方程。x wb=0xw

现在,通过向量a将超平面平移离开原点。现在,平面的等式变为:,即我们发现对于偏移,这是向量在向量上的投影。b = a T w(x−a)Tw=0b=aTww ^aw

在不失一般性的前提下,我们可以选择垂直于该平面的垂直线,在这种情况下,长度表示最短的正交线原点和超平面之间的距离。||a||=|b|/||w||

因此,向量被称为与分离超平面正交。w


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之所以是正常的超平面是因为我们定义它是这个样子:w

假设我们在3d空间中有一个(超)平面。令为该平面上的点,即P 0 = x 0,y 0,z 0。因此,从原点的矢量(0 ,0 ,0 )这一点仅仅是< X 0,ÿ 0,Ž 0 >。假设我们在平面上有一个任意点P (x ,y ,z )。加入P的向量P0P0=x0,y0,z0(0,0,0)<x0,y0,z0>P(x,y,z)P然后由下式给出: → P − → P 0 = < x − x 0,y − y 0,z − z 0 > 请注意,该矢量位于平面内。P0

P→−P0→=<x−x0,y−y0,z−z0>

现在,让我们Ñ是正常的(正交的)矢量的平面。因此 :Ñ ∙ (→ P - → P 0)= 0 因此 :Ñ ∙ → P - ñ ∙ → P 0 = 0 注意,- ñ ∙ → P 0只是一个数字和等于b中我们的情况,而ñ只是W¯¯和→ Pn^

n^∙(P→−P0→)=0
n^∙P→−n^∙P0→=0
−n^∙P0→bn^wP→是。因此根据定义,w与超平面正交。xw

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令决策边界定义为wTx+b=0。考虑点xa和xb,它们位于决策边界上。这给了我们两个方程式:

wTxa+b=0wTxb+b=0

wT.(xa−xb)=0xa−xbxbxawT.(xa−xb)wTxa−xb


0

使用与超平面正交的向量的代数定义:

∀ x1,x2

wT(x1−x2)=(wTx1+b)−(wTx2+b)=0−0=0 ◻.
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