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牛顿法与梯度下降法数学公式推导过程

2019-10-05 14:57:36  阅读:302  来源: 互联网

标签:数学公式 函数 迭代 最小值 梯度 导数 推导


迭代更新数学公式推导过程

1、牛顿法

首先对于有n个变量的函数的一阶导数为

         

其次对于其二阶导数为:

         

 

 

之后关于目标函数的包含二阶导数的泰勒展开式为:

         

这时将看成的函数,则根据函数的最小值性质,当偏导数等于0时出取得,从而得到,所以根据等式的特点得到,只有两者都取0时才能使等式等于0,所以得:  

    (最小值)

       

    

 

     

故牛顿法的迭代公式为:

       

 

 

 

2、梯度下降法

在开始推导之前,来介绍一下一个概念:梯度(当前函数位置的导数),同时它也表示某一函数在该点处的方向导数沿着该方向取得较大值。

       梯度:

 

  之后这里给出一阶泰勒展开式

           

由于都是矢量,则也是矢量,则根据矢量与向量的关系,这时我们可以用一个单位向量V(下一步将要变化的方向)与标量的乘积来表示:,而

 

 便是我们所说的步进长度。这时表达式为:

 

又由我们的目的出发,所以可以我们希望通过这个迭代变化使小,以此达到最小值。所以由公式,当梯度方向成反方向时,能最大程度的朝着局部下降的方向变化,使取得最大值。根据的数学关系,这时可以得出的计算关系:(一般情况,单位向量都是正向的)

    

    (由于是标量,可以把它与步进长度合到一起)

     

故梯度下降法的迭代公式为:

      

 

标签:数学公式,函数,迭代,最小值,梯度,导数,推导
来源: https://www.cnblogs.com/Justina/p/11624672.html

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