不等式约束的最小二乘
最小二乘是一种常见的数学方法,用于估计一组数据的未知参数。当数据中存在一些限制条件时,可以使用不等式约束的最小二乘方法来求解。
不等式约束的最小二乘方法的基本思想是将原问题转化为一个含有等式和不等式约束的优化问题,并利用拉格朗日乘数法求解。
具体来说,假设有一组数据 $(x_1,y_1),dots,(x_n,y_n)$,需要估计未知参数 $theta_1,dots,theta_m$,同时满足一些不等式约束条件 $g_1(theta),dots,g_p(theta)geq 0$。则可以构造如下优化问题:
$$min_{thetainmathbb{R}^m}sum_{i=1}^n(y_i-f(x_i;theta))^2$$
$$}quad g_1(theta)geq 0,dots,g_p(theta)geq 0$$
其中 $f(x;theta)$ 是一个关于 $x$ 和 $theta$ 的函数,表示模型的预测值。
为了求解上述问题,可以引入拉格朗日乘数 $lambda_1,dots,lambda_p$,构造拉格朗日函
数:
$$L(theta,lambda)=sum_{i=1}^n(y_i-f(x_i;theta))^2+sum_{j=1}^plambda_j g_j(theta)$$
则不等式约束的最小二乘问题等价于如下无约束优化问题:
$$min_{theta,lambda}max_{lambda_igeq 0} L(theta,lambda)$$
通过求解上述问题,可以得到最优解 $theta^*$ 和拉格朗日乘数 $lambda^*$,进而得到模型的最优参数估计。
正则化最小二乘问题 不等式约束的最小二乘方法在实际应用中具有广泛的应用,例如在机器学习、经济学、工程学等领域中都有重要的应用。
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