สามารถ


11

ถ้า β∗=argminβ‖y−Xβ‖22+λ‖β‖1สามารถ ‖β∗‖2 เพิ่มขึ้นเมื่อ λ เพิ่มขึ้น?

ฉันคิดว่ามันเป็นไปได้ แม้ว่า‖β* * * *‖1 ไม่เพิ่มขึ้นเมื่อ λเพิ่มขึ้น ( หลักฐานของฉัน)‖β* * * *‖2สามารถเพิ่ม รูปด้านล่างแสดงความเป็นไปได้ เมื่อไหร่λ เพิ่มขึ้นหาก β* * * * เดินทาง (เชิงเส้น) จาก P ถึง Qจากนั้น ‖β* * * *‖2 เพิ่มขึ้นในขณะที่ ‖β* * * *‖1ลดลง แต่ฉันไม่ทราบวิธีการสร้างตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม (เช่นการสร้างX และ Y) เพื่อให้โปรไฟล์ของ β* * * *แสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมนี้ ความคิดใด ๆ ขอบคุณ.

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

คำตอบ:


10

คำตอบคือใช่และคุณมีหลักฐานกราฟิกมา ℓ2 ตรงนั้น.

ค้นหาคำจำกัดความของความเท่าเทียมของเวกเตอร์บรรทัดฐาน คุณจะพบว่า

‖x‖2≤‖x‖1≤n‖x‖2,
ที่ไหน n เป็นมิติของเวกเตอร์ x. ดังนั้นมีบางห้องเลื้อยสำหรับℓ2 บรรทัดฐานเมื่อเทียบกับ ℓ1 บรรทัดฐาน

ในความเป็นจริงปัญหาที่คุณต้องการแก้ไขสามารถระบุได้ว่า:

หา d ดังนั้น

‖x+d‖2>‖x‖2
ในขณะเดียวกัน
‖x+d‖1<‖x‖1.

สแควร์ความไม่เท่าเทียมกันแรกขยายและดูว่า

2∑ixidi>−∑idi2
และโดยสมมติว่า xi≥0 และ xi+di≥0เราได้มาจากความไม่เท่าเทียมที่สองที่เราต้องมี
∑idi<0.
ใด d ที่เติมเต็มข้อ จำกัด เหล่านี้จะเพิ่ม ℓ2 บรรทัดฐานในขณะที่ลด ℓ1 บรรทัดฐาน

ในตัวอย่างของคุณ d≈[-0.4,0.3]T, x:=P≈[0.5,0.6]Tและ

∑idi≈−0.1<0,
และ
2∑iPidi≈−0.04>−0.25≈-Σผมdผม2.

แต่มันเกี่ยวข้องกับการก่อสร้างอย่างไร X และ Y?
— ziyuang

3

ขอบคุณสำหรับคำตอบของ @ TommyL แต่คำตอบของเขาไม่ตรงกับการสร้าง X และ Y. ฉันแก้ปัญหาด้วยตัวเอง ครั้งแรกเมื่อλ เพิ่มขึ้น ‖β* * * *‖2 จะไม่เพิ่มขึ้นเมื่อละ βผม* * * *ลดลงอย่างน่าเบื่อ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อX เป็น orthonormal ซึ่งเรามี

βผม* * * *=sผมก.n(βผมLS)(βผมLS-λ)+

เรขาคณิตในสถานการณ์เช่นนี้ β* * * * เคลื่อนที่ตั้งฉากกับรูปร่างของ ℓ1 บรรทัดฐานดังนั้น ‖β* * * *‖2 ไม่สามารถเพิ่มได้

จริงๆแล้ว Hastie และคณะ กล่าวถึงในกระดาษถดถอยไปข้างหน้า stagewise และ monotone lasso , เงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอของ monotonicity ของเส้นทางโปรไฟล์:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ในส่วนที่ 6 ของกระดาษพวกเขาสร้างชุดข้อมูลเทียมขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นพื้นฐานเชิงเส้นเป็นชิ้น ๆ ซึ่งละเมิดเงื่อนไขดังกล่าวข้างต้นแสดงให้เห็นว่าไม่ใช่ monotonicity แต่ถ้าเรามีโชคเราสามารถสร้างชุดข้อมูลแบบสุ่มที่แสดงพฤติกรรมที่คล้ายกัน แต่ในวิธีที่ง่ายกว่า นี่คือรหัส R ของฉัน:

library(glmnet)
set.seed(0)
N <- 10
p <- 15
x1 <- rnorm(N)
X <- mat.or.vec(N, p)
X[, 1] <- x1
for (i in 2:p) {X[, i] <- x1 + rnorm(N, sd=0.2)}
beta <- rnorm(p, sd=10)
y <- X %*% beta + rnorm(N, sd=0.01)
model <- glmnet(X, y, family="gaussian", alpha=1, intercept=FALSE)

ฉันจงใจปล่อยให้ Xคอลัมน์มีความสัมพันธ์สูง (ห่างจากกรณี orthonormal) และคอลัมน์จริง βมีทั้งรายการบวกและลบที่มีขนาดใหญ่ ที่นี่คือβ* * * *โปรไฟล์ของ (ไม่เปิดใช้งานตัวแปรที่น่าแปลกใจเพียง 5 ตัวเท่านั้น):

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

และความสัมพันธ์ระหว่าง λ และ ‖β* * * *‖2:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ดังนั้นเราจะเห็นว่าในช่วงเวลาหนึ่งของ λ, ‖β* * * *‖2 เพิ่มขึ้นเป็น λ เพิ่มขึ้น

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.