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范数介绍,数字两边双竖线

机器学习   2013-04-13 21:20:15

范数:距离度量的一种表述,一种强化了的距离概念,它在定义上比距离多了一条数乘的运算法则。

在数学上,范数包括向量范数和矩阵范数,向量范数表征向量空间中向量的大小,矩阵范数表征矩阵引起变化的大小。一种非严密的解释就是,对应向量范数,向量空间中的向量都是有大小的,这个大小如何度量,就是用范数来度量的,不同的范数都可以来度量这个大小;对于矩阵范数,学过线性代数,我们知道,通过运算AX=B,可以将向量X变化为B,矩阵范数就是来度量这个变化大小的。


x 的 0 范数:x 到零点的汉明距离

x 的 1 范数:x 到零点的曼哈顿距离

x 的 2 范数:x 到零点的欧氏距离

x 的 n 范数:x 到零点的 n 阶闵氏距离

x 的无穷范数:x 到零点的切比雪夫距离


||X-Y||就是向量作差之后各分量的平方和的开根号。

2范数:

矩阵2范数:矩阵A的2范数就是 A的转置乘以A矩阵特征根 最大值的开根号;

向量2范数:向量x的2范数是x中各个元素平方之和再开根号;

函数2范数:函数f(x)的2范数是x在区间(a,b)上f(x)的平方的积分再开根号。


向量的范数

首先定义一个向量为:a=[-5,6,8, -10]


向量的1范数:L1范数。

||x||1=i|xi|" role="presentation" style="margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box; display: inline; line-height: normal; word-wrap: normal; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; outline: 0px; color: rgb(69, 69, 69); font-family: -apple-system, "SF UI Text", Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", sans-serif, SimHei, SimSun; background-color: rgb(255, 255, 255); position: relative;">   ,表示向量x中非零元素的绝对值之和。

向量的1范数即:向量的各个元素的绝对值之和,上述向量a的1范数结果就是:29;


向量的2范数:L2范数。

||x||2=ixi2" role="presentation" style="margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box; display: inline; line-height: normal; word-wrap: normal; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; outline: 0px; color: rgb(69, 69, 69); font-family: -apple-system, "SF UI Text", Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", sans-serif, SimHei, SimSun; background-color: rgb(255, 255, 255); position: relative;">  ,表示向量元素的平方和再开平方。 

向量的2范数即:向量的每个元素的平方和再开平方根,上述a的2范数结果就是:15;

L2范数通常会被用来做优化目标函数的正则化项,防止模型为了迎合训练集而过于复杂造成过拟合的情况,从而提高模型的泛化能力。


向量的无穷范数:LL

-- 向量的负无穷范数即:向量的所有元素的绝对值中最小的:上述向量a的负无穷范数结果就是:5; 

-- 向量的正无穷范数即:向量的所有元素的绝对值中最大的:上述向量a的负无穷范数结果就是:10;


||x||=1nxix=(x1,x2,,xn)" role="presentation" style="margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box; display: inline; line-height: normal; word-wrap: normal; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; outline: 0px; color: rgb(69, 69, 69); font-family: -apple-system, "SF UI Text", Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", sans-serif, SimHei, SimSun; background-color: rgb(255, 255, 255); position: relative;">