Інтуїція позаду


10

Закрита форма w в лінійній регресії може бути записана як

w^=(XTX)1XTy

Як можна інтуїтивно пояснити роль (XTX)1 у цьому рівнянні?


2
Не могли б ви детальніше зупинитися на тому, що ви маєте на увазі під «інтуїтивно зрозумілим»? Наприклад, є дивовижне інтуїтивне пояснення з точки зору внутрішнього простору продукту, представленого в Планенні відповіді Крістенсена на складні запитання, але не всі оцінять такий підхід. Як інший приклад, у моїй відповіді на stats.stackexchange.com/a/62147/919 є геометричне пояснення , але далеко не всі розглядають геометричні відносини як "інтуїтивні".
whuber

Інтуїтивно - це те, що означає $ (X ^ TX) ^ {- 1}? Це якийсь розрахунок відстані чи щось таке, я цього не розумію.
Даршак

1
Це повністю пояснено у відповіді, до якої я посилався.
whuber

Це питання вже існує, хоча можливо, не відповідає задоволеною відповіддю math.stackexchange.com/questions/2624986/…
Секст

Відповіді:


5

Ці публікації я вважаю особливо корисними:

Як отримати оцінку найменшого квадрата для множинної лінійної регресії?

Зв'язок між SVD та PCA. Як використовувати SVD для виконання PCA?

http://www.math.miami.edu/~armstrong/210sp13/HW7notes.pdf

Якщо є п × р матриця , то матриця Х ( Х Т Х ) - 1 х Т визначає проекцію на колонці простору X . Інтуїтивно ви маєте переопределену систему рівнянь, але все ж хочете використовувати її для визначення лінійної карти R pR, яка буде відображати рядки x i з X на щось близьке до значень y i , i { 1 , , nXn×pX(XTX)1XTXRpRxiXyii{1,,n}. Тож ми вирішуємо надіслати на найближчу річ до y, яка може бути виражена як лінійна комбінація ваших особливостей (стовпці XXyX ).

Що стосується інтерпретації , я ще не маю дивовижної відповіді. Я знаю, що ви можете вважати ( X T X ) в основному матрицею коваріації набору даних.(XTX)1(XTX)


іноді називають "матрицею розсіювання" і є лише масштабованою версією коваріаційної матриці(XTX)
JacKeown

4

Геометрична точка огляду

Геометрична точка зору , може бути , як п-мірні вектори і X & beta ;, є точками в п-вимірному просторі V . Там , де Х β також в підпросторі W , натягнуте на вектори х 1 , х 2 , , х м .yXβVXβ^Wx1,x2,,xm

проекція

Два типи координат

Для цього підпростору ми можемо уявити два різні типи координат :W

  • В β , як координати для регулярних координат простору. Вектор у просторі W є лінійною комбінацією векторів x i z = β 1 x 1 + β 2 x 1 + . . . . β m x mzWxi
    z=β1x1+β2x1+....βmxm
  • В α не є координатами в регулярному сенсі, але вони визначають точку в підпросторі . Кожна α i стосується перпендикулярних проекцій на вектори x i . Якщо ми використовуємо одиничні вектори x i (для простоти), то "координати" α i для вектора z можна виразити так:Wαixixiαiz

    αi=xiTz

    і безліч всіх координат як:

α=XTz

Складання карти між координатами і βαβ

для вираз "координат" α стає перетворенням від координат β до "координат" αz=Xβαβα

α=XTXβ

Ви можете бачити як вираження того, скільки кожен x i проектує на інший x j(XTX)ijxixj

Тоді геометричну інтерпретацію можна розглядати як карту від векторної проекції "координат" α до лінійних координат β .(XTX)1αβ

β=(XTX)1α

Вираз дає проекції "координати" y і ( X T X ) - 1 перетворює їх у β .XTyy(XTX)1β


Примітка : проекційна «координата» такий же , як «проекційних координати» від у , так як ( у - у ) X .y y^(yy^)X


Дуже схожий виклад теми stats.stackexchange.com/a/124892/3277 .
ttnphns

Дійсно дуже схоже. Для мене цей погляд дуже новий, і мені довелося провести ніч, щоб подумати над цим. Я завжди бачив регресію найменших квадратів з точки зору проекції, але в цій точці зору я ніколи не намагався усвідомити інтуїтивне значення частини або я завжди бачив це в більш опосередкованому виразі X T y = X T X β . (XTX)1XTy=XTXβ
Секст Емпірік

3

Припускаючи, що ви знайомі з простою лінійною регресією: та її рішення : β = c o v [ x i , y i ]

yi=α+βxi+εi
β=cov[xi,yi]var[xi]

Неважко зрозуміти, як відповідає чисельнику вище, а X ' X позначає знаменник. Оскільки ми маємо справу з матрицями, порядок має значення. X ' X - матриця KxK, а X ' y - вектор Kx1. Отже, порядок такий: ( X X ) - 1 X yXyXXXXXy(XX)1Xy


Але ця аналогія сама по собі не говорить вам про те, чи до- або післяпомножуватись із зворотним.
kjetil b halvorsen

@kjetilbhalvorsen, я наклав порядок операцій
Аксакал
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.