支持向量机数学原理推导

将支持向量机转换为数学模型,推导其计算过程,其中主要的步骤概括如下:

1.分类超平面的概念

2.间隔和几何间隔之间的区分

3.求解目标为,正负例中距离分类超平面最近的几何距离最大化,使得分类最可靠,对噪声的适应性更强,求解过程中,往往固定间隔为1,求几何间隔1/||W||的最大值,即最小化||W|。

4.要求所有样品与分类超平面的间隔大于设定好的固定间隔(即为1),形成最小化||W||时的约束条件(不等式),将约束转换成<=0形式

5.满足KKT约束条件,构造关于W和a的拉格朗日函数,a为拉格让日乘子,a>=0,a乘以约束函数=0(敲公式太麻烦了,推导过程中有详细写出)

6.将原问题转换成其对偶问题,更好求解(需满足上述所述的一系列条件才可)

7.固定a,求目标函数最小值对应的W(可用a表示)

8.将W用a表示代入原拉格朗日函数中,转换成仅与a有关的函数,求解目标函数最大值时的a(用到SMO算法,推导过程没有具体写出)

9.将a带回W的表达式中,求得W。

10.根据截距或者约束条件求得b,训练过程完成。

PS:最终模型仅与对应拉格让日乘子ai大于0的样品(即支持向量)有关,ai=0的样品对模型没有影响

推导过程如下图:

支持向量机数学原理推导