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线性回归和逻辑回归代价函数

跟 GPT 学 AI:线性回归和逻辑回归代价函数解析

mylxsw, 9/3/2024 machine-learning

这段内容我不太理解,请通俗易懂的向我解释一下:

线性回归和逻辑回归代价函数解析

这段内容主要是解释两种不同的代价函数(Cost Function),用于线性回归和逻辑回归的区别。

  1. 线性回归的代价函数
    首先,对于线性回归(Linear Regression),代价函数(也叫损失函数)用于衡量模型预测值与实际值之间的差距。代价函数的公式是:
J(θ)=1mi=1m12(hθ(x(i))y(i))2J(\theta) = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^m \frac{1}{2} \left( h_\theta(x^{(i)}) - y^{(i)} \right)^2

其中,hθ(x(i))h_\theta(x^{(i)}) 是模型的预测值,y(i)y^{(i)} 是实际值,mm 是样本的总数。这个代价函数的核心思想是最小化预测值和实际值的平方差。

  1. 逻辑回归的代价函数
    逻辑回归(Logistic Regression)用于分类问题,它的代价函数不能直接使用线性回归的平方差代价函数。因为逻辑回归的输出是一个概率值(0到1之间),我们希望这个代价函数能够反映模型在分类任务中的表现。于是,引入了下面的代价函数:
J(θ)=1mi=1mCost(hθ(x(i)),y(i))J(\theta) = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^m Cost\left(h_\theta(x^{(i)}), y^{(i)}\right)

其中,Cost(hθ(x),y)Cost(h_\theta(x), y) 的定义为:

Cost(hθ(x),y)={log(hθ(x))if y=1log(1hθ(x))if y=0Cost(h_\theta(x), y) = \begin{cases} - \log(h_\theta(x)) & \text{if } y = 1 \\ - \log(1 - h_\theta(x)) & \text{if } y = 0 \end{cases}

解释一下这个公式:

  • 当实际值 y=1y = 1 时,我们希望预测值 hθ(x)h_\theta(x) 越接近 1 越好,如果预测结果接近 0(错误分类),那么代价就会变得非常大(因为 log(hθ(x))-\log(h_\theta(x)) 会趋向无穷大)。
  • 当实际值 y=0y = 0 时,我们希望预测值 hθ(x)h_\theta(x) 越接近 0 越好,如果预测结果接近 1(错误分类),同样代价也会变得非常大(因为 log(1hθ(x))-\log(1 - h_\theta(x)) 会趋向无穷大)。
  1. 图的解释
    右边的两幅图说明了代价函数的行为:
  • 如果 y=1y = 1,那么当 hθ(x)h_\theta(x) 越接近 1,代价 Cost(hθ(x),y)Cost(h_\theta(x), y) 越小。
  • 如果 y=0y = 0,那么当 hθ(x)h_\theta(x) 越接近 0,代价 Cost(hθ(x),y)Cost(h_\theta(x), y) 越小。

总之,这个代价函数帮助逻辑回归模型在训练过程中不断调整参数,以便最小化错误分类的概率。