核函数的有效性判定
来源:互联网 发布:java并编程实战百度云 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 04:51
问题:给定一个函数K,我们能否使用K来替代计算,也就说,是否能够找出一个,使得对于所有的x和z,都有?
比如给出了,是否能够认为K是一个有效的核函数。
下面来解决这个问题,给定m个训练样本,每一个对应一个特征向量。那么,我们可以将任意两个和带入K中,计算得到。I可以从1到m,j可以从1到m,这样可以计算出m*m的核函数矩阵(KernelMatrix)。为了方便,我们将核函数矩阵和都使用K来表示。
如果假设K是有效地核函数,那么根据核函数定义
可见,矩阵K应该是个对称阵。让我们得出一个更强的结论,首先使用符号来表示映射函数的第k维属性值。那么对于任意向量z,得
最后一步和前面计算时类似。从这个公式我们可以看出,如果K是个有效的核函数(即和等价),那么,在训练集上得到的核函数矩阵K应该是半正定的()
这样我们得到一个核函数的必要条件:
K是有效的核函数 ==>核函数矩阵K是对称半正定的。
可幸的是,这个条件也是充分的,由Mercer定理来表达。
Mercer定理:
如果函数K是上的映射(也就是从两个n维向量映射到实数域)。那么如果K是一个有效核函数(也称为Mercer核函数),那么当且仅当对于训练样例,其相应的核函数矩阵是对称半正定的。
Mercer定理表明为了证明K是有效的核函数,那么我们不用去寻找,而只需要在训练集上求出各个,然后判断矩阵K是否是半正定(使用左上角主子式大于等于零等方法)即可。
许多其他的教科书在Mercer定理证明过程中使用了范数和再生希尔伯特空间等概念,但在特征是n维的情况下,这里给出的证明是等价的。
核函数不仅仅用在SVM上,但凡在一个模型后算法中出现了,我们都可以常使用去替换,这可能能够很好地改善我们的算法。
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