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LiHang-TongJiXueXiFangFa
  • Introduction
  • 第2章 感知机 - 原始形式
    • 学习策略的推导
    • 梯度下降法的算法过程
    • 梯度下降法的推导过程
    • 梯度下降法的收敛证明
  • 第2章 感知机 - 对偶形式
    • 学习模型的推导
    • 梯度下降法的算法过程
    • 梯度下降法的推导过程
  • 第3章 k近邻算法
    • 模型三要素
    • 构造平衡kd树
    • 用kd树的k近邻搜索
    • kd树的原理与改进
  • 第4章 朴素贝叶斯
    • 模型公式的推导
    • 策略公式的推导
    • 最大似然估计算法过程
    • 贝叶斯估计算法过程
  • 第5章 决策树
    • 决策树的模型
    • 信息增益的算法
    • ID3决策树的生成算法
    • C4.5决策树的生成算法
    • 决策树的剪枝算法
  • 第5章 CART决策树
    • CART树的生成
    • CART树的剪枝
  • 第6章 逻辑回归
    • 二分类逻辑回归模型
    • 多分类逻辑回归模型
  • 第6章 最大熵模型
    • 最大熵的原理
    • 最大熵模型的定义
    • 最大熵的学习过程
    • 根据最大熵的学习过程推导最大熵模型
    • 证明:对偶函数的极大化=模型的极大似然估计
  • 第6章 目标函数最优化问题
    • 改进的迭代尺度法(IIS)
    • IIS算法公式(1)推导
    • A和B的推导
    • 拟牛顿法
  • 第7章 支持向量机
    • 函数间隔与几何间隔
  • 第7章 线性可分SVM
    • 凸二次规划问题推导
    • 支持向量
    • 凸二次规划问题求解
    • 原始问题转换为对偶最优化问题
  • 第7章 线性SVM
    • 原始问题转换为对偶最优化问题
    • 根据 a 求 w 和 b*
    • 支持向量
  • 第7章 非线性SVM
    • 核函数与核技巧
    • 核技巧在SVM中的应用
    • 7.3.2 正定核
    • 常用的核函数
  • 第7章 序列最小最优化算法
    • 选择变量
    • 推导1
    • 推导2
    • 推导3
    • 推导4
    • 推导5:update b
  • 第8章 adaboost
    • 算法过程
    • 训练误差分析
    • 加法模型
    • 前向分步算法
    • adaboost一种特殊的加法模型
  • 第8章 提升树
    • 回归问题提升树的推导
    • 回归问题提升树前向分步算法
    • 一般决策问题梯度提升算法
  • 第9章 EM算法
    • 算法过程
    • Q函数的推导
    • 关于算法的收敛性
    • 高斯混合模型参数估计的EM算法
    • Q函数推导
    • 推导2
  • 第10章 隐马尔可夫模型
    • 定义
    • 概率计算问题 - 直接计算法
    • 概率计算问题 - 前向算法
    • 概率计算问题 - 后向算法
    • 学习问题 - 监督学习
    • 学习问题 - 非监督学习
    • Baum - Welch算法推导
    • 推导1
    • 预测问题 - 近似算法
    • 预测问题 - 维特比算法
    • 维特比算法推导过程
  • 第11章 条件随机场
    • 概率无向图模型
  • 遗留问题
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  1. 第9章 EM算法

推导2

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γjk\gamma_{jk}γjk​代表第j个观测值是否选择了第k个模型,1:是,0:否 γ^jk=E(γjk∣y,θ)\hat \gamma_{jk} = E(\gamma_{jk}|y,\theta)γ^​jk​=E(γjk​∣y,θ)代表在y和θ\thetaθ已知的情况下γjk\gamma_{jk}γjk​的条件期望。

γ^jk=E(γjk∣y,θ)=P(γjk=1∣y,θ)1=P(γjk=1,yj∣θ)∑kP(γjk=1,yj∣θ)2=P(yj∣γjk=1,θ)P(γjk=1∣θ)∑kP(yj∣γjk=1,θ)P(γjk=1∣θ)3=akϕ(yj∣θk)∑kakϕ(yj∣θk)4\begin{aligned} \hat \gamma_{jk} & = E(\gamma_{jk}|y,\theta) \\ & = P(\gamma_{jk}=1|y,\theta) && {1} \\ & = \frac{P(\gamma_{jk}=1, y_j | \theta)}{\sum_kP(\gamma_{jk}=1, y_j | \theta)} && {2} \\ & = \frac{P(y_j | \gamma_{jk}=1, \theta)P(\gamma_{jk}=1|\theta)}{\sum_kP(y_j | \gamma_{jk}=1, \theta)P(\gamma_{jk}=1|\theta)} && {3} \\ & = \frac{a_k\phi(y_j|\theta_k)}{\sum_k a_k\phi(y_j|\theta_k)} && {4} \end{aligned}γ^​jk​​=E(γjk​∣y,θ)=P(γjk​=1∣y,θ)=∑k​P(γjk​=1,yj​∣θ)P(γjk​=1,yj​∣θ)​=∑k​P(yj​∣γjk​=1,θ)P(γjk​=1∣θ)P(yj​∣γjk​=1,θ)P(γjk​=1∣θ)​=∑k​ak​ϕ(yj​∣θk​)ak​ϕ(yj​∣θk​)​​​1234​

关于以上公式的说明: (1):离散变量\gamma_{jk}的取值范围为0和1。根据,得:

E(γjk∣y,θ)=1∗P(γjk=1∣y,θ)+0∗P(γjk=0∣y,θ)E(\gamma_{jk}|y,\theta) = 1 * P(\gamma_{jk}=1|y,\theta) + 0 * P(\gamma_{jk}=0|y,\theta)E(γjk​∣y,θ)=1∗P(γjk​=1∣y,θ)+0∗P(γjk​=0∣y,θ)

(2):

P(γjk=1∣y,θ)=P(γjk=1∣yj,θ)只有yj与P(γjk)有关,其它y都可以忽略=P(γjk=1∣yj,θ)∑kP(γjk∣yj=1,θ)根据γjk的定义,∑kP(γjk=1)=1,与yj和θ无关=P(γjk=1∣yj,θ)P(yj∣θ)∑kP(γjk∣yj=1,θ)P(yj∣θ)分子分母同乘以P(yj∣θ)=P(γjk=1,yj∣θ)∑kP(γjk=1,yj∣θ)贝叶斯公式,P(A∣B)P(B)=P(A,B)\begin{aligned} P(\gamma_{jk}=1|y,\theta) & = P(\gamma_{jk}=1|y_j,\theta) & \text{只有}y_j\text{与}P(\gamma_{jk})\text{有关,其它y都可以忽略} \\ & = \frac{P(\gamma_{jk}=1|y_j,\theta)}{\sum_k P(\gamma_{jk}|y_j=1,\theta)} & \text{根据}\gamma_{jk}\text{的定义,}\sum_k P(\gamma_{jk}=1) = 1,\text{与}y_j\text{和}\theta\text{无关} \\ & = \frac{P(\gamma_{jk}=1|y_j,\theta)P(y_j|\theta)}{\sum_k P(\gamma_{jk}|y_j=1,\theta)P(y_j|\theta)} & \text{分子分母同乘以}P(y_j|\theta) \\ & = \frac{P(\gamma_{jk}=1, y_j|\theta)}{\sum_k P(\gamma_{jk}=1, y_j|\theta)} & \text{贝叶斯公式,}P(A|B)P(B) = P(A, B) \end{aligned}P(γjk​=1∣y,θ)​=P(γjk​=1∣yj​,θ)=∑k​P(γjk​∣yj​=1,θ)P(γjk​=1∣yj​,θ)​=∑k​P(γjk​∣yj​=1,θ)P(yj​∣θ)P(γjk​=1∣yj​,θ)P(yj​∣θ)​=∑k​P(γjk​=1,yj​∣θ)P(γjk​=1,yj​∣θ)​​只有yj​与P(γjk​)有关,其它y都可以忽略根据γjk​的定义,k∑​P(γjk​=1)=1,与yj​和θ无关分子分母同乘以P(yj​∣θ)贝叶斯公式,P(A∣B)P(B)=P(A,B)​

(3):贝叶斯公式,P(A, B) = P(B|A)P(A) (4):P(γjk=1∣θ)P(\gamma_{jk}=1|\theta)P(γjk​=1∣θ)代表选择模型k的概率,为ak P(yj∣γjk=1,θ)P(y_j | \gamma_{jk}=1, \theta)P(yj​∣γjk​=1,θ)代表通过第k的模型得到yj的概率,为ϕ(yj∣θk)\phi(y_j|\theta_k)ϕ(yj​∣θk​)

离散型变量的期望公式