이 문제가 3.23 페이지 (97) 의 Hastie 등., 통계 학습의 요소 , 2. 에드. (5 번째 인쇄) .
이 문제의 핵심은 보통 최소 제곱 (즉, 선형 회귀), 특히 적합치와 잔차의 직교성을 잘 이해하는 것입니다.
직교성 정리 : Let엑스 ~이다 n × p 디자인 매트릭스, 와이 반응 벡터와 β(true) 매개 변수 가정엑스 OLS 추정치는 β 아르 β^= (엑스티엑스)− 1엑스티와이. 적합치는와이^= X(엑스티엑스)− 1엑스티와이. 그때⟨와이^, y−와이^⟩ =와이^티( y−와이^) = 0. 즉, 적합치 가 잔차에 직교 합니다. 이후부터엑스티( y−와이^) =엑스티와이−엑스티엑스(엑스티엑스)− 1엑스티와이=엑스티와이−엑스티와이= 0.
자 이제 엑스제이 열 벡터가되도록 엑스제이 입니다 제이열 엑스. 가정 된 조건은 다음과 같습니다.
- 1엔⟨엑스제이,엑스제이⟩ = 1 각각 제이, 1엔⟨ Y, y⟩ = 1,
- 1엔⟨엑스제이,1피⟩ =1엔⟨ Y,1피⟩ = 0 어디 1피 길이가 1 인 벡터를 나타냄 피,
- 1엔| ⟨엑스제이, y⟩ | = λ 모든 제이.
하는 것으로 특히 ,의 마지막 문 직교성의 보조 정리 와 동일⟨엑스제이, y−와이^⟩ = 0 모든 제이.
상관 관계가 묶여있다
지금, U ( α ) = α Xβ^= α와이^. 그래서,
⟨엑스제이, y− u ( a ) ⟩ = ⟨엑스제이, ( 1 - α ) y+ α y− α와이^⟩ = ( 1 − α ) ⟨엑스제이, y⟩ + α ⟨엑스제이, y−와이^⟩ ,
그리고 오른쪽의 두 번째 항은
직교성 렘마에 의해 0 이므로
1엔| ⟨엑스제이, y− u ( α ) ⟩ | = ( 1 − α ) λ ,
바라는대로. 상관의 절대 값은
ρ^제이( α ) =1엔| ⟨엑스제이, y− u ( α ) ⟩ |1엔⟨엑스제이,엑스제이⟩−−−−−−−−√1엔⟨ Y− u ( α ) , y− u ( α ) ⟩−−−−−−−−−−−−−−−−−−√=( 1 − α ) λ1엔⟨ Y− u ( α ) , y− u ( α ) ⟩−−−−−−−−−−−−−−−−−−√
노트 : 위의 오른쪽은 독립적입니다제이 분자는 공분산과 동일합니다. 엑스제이'모래 와이 중심에 있습니다 (특히, 평균의 빼기가 필요하지 않습니다).
점은 무엇인가?같이α응답 벡터가 ( 제한된! 첫 번째 만 통합하여 얻은 ) 최소 제곱 솔루션피모델의 매개 변수. 이는 (변형 된) 반응 벡터를 갖는 예측 변수의 단순한 내부 곱이므로 추정 된 모수를 동시에 수정합니다. 그러나 수정은 특별한 형태를 취합니다. 프로세스 전체에서 ( 상관 상관 값 이 변경 되더라도) 예측 변수와 수정 된 응답 간의 상관 관계 (크기)를 동일하게 유지합니다 . 이것이 기하학적으로 무엇을하고 있는지 생각하면 절차의 이름을 이해할 수 있습니다!
(절대) 상관 관계의 명시 적 형식
분자가 이미 필요한 형식이므로 분모의 항에 초점을 맞추겠습니다. 우리는
⟨ Y− u ( α ) , y− u ( α ) ⟩ = ⟨ ( 1 − α ) y+ α y− u ( α ) , ( 1 − α ) y+ α y− u ( α ) ⟩ .
대체 u ( α ) = α와이^ 내부 제품의 선형성을 사용하면
⟨ Y− u ( α ) , y− u ( α ) ⟩ = ( 1 − α)2⟨ Y, y⟩ + 2 α ( 1 - α ) ⟨ Y, y−와이^⟩ +α2⟨ Y−와이^, y−와이^⟩ .
그것을 관찰하십시오
- ⟨ Y, y⟩ = N 가정에 의해
- ⟨ Y, y−와이^⟩ = ⟨ Y−와이^, y−와이^⟩ + ⟨와이^, y−와이^⟩ = ⟨ Y−와이^, y−와이^⟩, 직교 렘마 (다시)를 중간의 두 번째 항에 적용함으로써 ; 과,
- ⟨ Y−와이^, y−와이^⟩ = R S S 정의에 의해.
이 모든 것을 합치면 우리가 얻는 것을 알 수 있습니다.
ρ^제이( α ) =( 1 − α ) λ( 1 − α)2+α ( 2 - α )엔R S S−−−−−−−−−−−−−−−−−√=( 1 − α ) λ( 1 − α)2( 1 −R S S엔) +1엔R S S−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√
일을 마무리하기 위해 1 −R S S엔=1엔( ⟨ Y,y, ⟩ − ⟨ Y−와이^,y−와이^⟩ ) ≥ 0 그리고 그것은 분명하다 ρ^제이( α ) 단조로 감소 α 과 ρ^제이( α ) ↓ 0 같이 α ↑ 1.
에필로그 : 여기서 아이디어에 집중하십시오. 실제로는 하나뿐입니다. 직교성의 보조 정리는 우리를 위해 거의 모든 작업을 수행합니다. 나머지는 대수, 표기법 및 마지막 두 가지를 작동시키는 능력입니다.