두 개의 선형 회귀 모델이 주어지면 어떤 모델이 더 잘 수행됩니까?


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대학에서 기계 학습 과정을 수강했습니다. 퀴즈 중 하나 에서이 질문을 받았습니다.

모델 1 :

y=θx+ϵ
모델 2 :
y=θx+θ2x+ϵ

위의 모델 중 어느 것이 데이터에 더 적합합니까? (선형 회귀를 사용하여 데이터를 모델링 할 수 있다고 가정)

정답은 (교수에 따르면) 두 모델 모두 똑같이 잘 작동한다는 것입니다. 그러나 첫 번째 모델이 더 적합 할 것이라고 생각합니다.

이것이 내 대답의 이유입니다. , α = θ + θ 2 로 다시 쓸 수있는 두 번째 모델 은 첫 번째 모델과 동일하지 않습니다. α는 사실 포물선이며, 따라서 최소 값 갖는 ( - 0.25 이 경우에는). 이 때문에 첫 번째 모델에서 θ 의 범위는 α 의 범위보다 큽니다.αx+ϵα=θ+θ2α−0.25θα 는 두 번째 모델 . 데이터가 가장 적합한보다 경사 덜했다하도록했다 따라서 경우 , 두 번째 모델은 매우 저조한 첫 번째에 비해 수행 할 것입니다. 그러나 가장 적합한 기울기가보다 큰 경우−0.25 이면 두 모델 모두 동일하게 작동합니다.−0.25

첫 번째 것이 더 좋습니까, 아니면 둘 다 동일합니까?


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당신이 맞다고 생각합니다. θ + θ 2 (일부 θ ) 로 표현할 수 있는 매개 변수 요구하는 것은 실제로 가능한 α 에 대한 제약을 강제 합니다. 이는 두 번째 모델 이 본질적으로 제한된 최적화 문제이기 때문에 두 번째 모델 이 첫 번째 모델 보다 적은 관계를 표현할 수 있음을 의미합니다 . 당신의 추론은 나에게 확고 해 보입니다. αθ+θ2θα
— Matthew Drury

내가 잘못 어디로 갔는지 @MatthewDrury 난 그냥 알아 낸, 아래의 대답은 (그리고 주석)을 살펴 가지고
— 쿠시을

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나는 당신의 의견을 보지만, 그것은 가 복잡한 값을 취할 것이라고 가정하는 꽤 심각한 체조 입니다. 교수님과이 문제를 이야기하기 위해 근무 시간에 정식으로 참석하겠습니다. 어느 쪽이든 좋은 토론을 얻을 수 있습니다. θ
— Matthew Drury

1
-0.25의 출처는 분명하지 않습니다. 당신은 명확히 할 수 있습니까?
— Mad Jack

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나는 당신의 교수가 2 점 세트에 각 모델에 딱 맞는 방법에 관심이있을 것이다 . 모형 1과 θ = − 1을 사용 하면 적합이 완벽하지만 모형 2에서 θ 를 어떻게 추정 하여 완벽하게 적합합니까? {(1,−1),(2,−2)}θ=−1θ
— whuber

답변:


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모델 2는 로 쓸 수 있습니다 . 이것은 하이퍼 파라미터 ( θ , β )에 대해 다른 표기법 만 사용하여 모델 1과 유사 해 보입니다 . 그러나, 모델 1 우리가 쓸 수 θ = ( X

y=(θ+θ2)x+ϵ=βx+ϵ.
θ,β
θ^=(X′X)−1X′y.

모델 2에서 우리가 갖고 있기 때문에 그러나 당신이 실제로 언급 한 바와 같이 다음의 범위 β는 에 속해야 [ - 0.25 , + ∞ ] 에 대한 θ ∈ R . 이 두 모델의 차이로 이어질 것입니다.

β=θ+θ2,
β^[−0.25,+∞]θ∈R

따라서 모델 2는 모델 1과는 달리 당신의 계수 추정치를 제약하는 것은이 모델 주목해야한다,이보다 명확하게하기 θ는 제곱 손실 함수 최소화를 통해 얻을 수있다 θ = 인수 분 θ ∈ R ( Y를 - X θ )θ^ 그러나 모델 2 추정치를 통해 얻어진 β =ARG 분 β ≥ - 0.25 (Y-X의β)

θ^=arg⁡minθ∈R  (y−Xθ)′(y−Xθ)=(X′X)−1X′y.
다른 결과를 초래할 수있는 '' (y-Xβ).
β^=arg⁡minβ≥−0.25  (y−Xβ)′(y−Xβ)

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θθ+θ2θ

@kush 귀하의 우려를 해결하는 편집 된 응답을 확인하십시오
— Wis

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당신의 추론을 이해하지 못합니다. 당신이 복용하는 경우 :

와이=α엑스+ϵ
과
와이=θ엑스+ϵ

그리고 추정 α 과 θ 간단한 선형 회귀를 사용하면 α=θ. 더욱이, 방법론이 정확히 동일하기 때문에아르 자형2어느 방정식에서나 얻을 수있는 가치. 기본 가치θ 첫 번째 방정식에서 당연히 다를 것입니다. α=θ+θ2그러나 이것은 적합과 관련이 없습니다.


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θ 첫 번째 모델에서 범위의 모든 값을 취할 수 있습니다 (−∞,∞) 하나 α 두 번째 모델에서는 범위 내에서만 값을 취할 수 있습니다. (−0.25,∞). 따라서이 둘을 단순한 선형 회귀 모델로 취급 할 때 계수에 제한을 두지 않습니까?엑스(두 번째 모델에서)? 데이터에 가장 적합한 것이 음의 기울기를 갖는 경우에 문제가되지 않습니까?
— kush
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