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GMM:高斯混合模型的数学推导笔记(下)

时间:2016-04-29 16:31:23      阅读:253      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

§第三部分,GMM的另一种解法


在本部分,讲义中利用简森不等式(Jensen‘s Inequality)来实现GMM的求解。


在开始之前,首先对该不等式进行说明。由于对数函数f(x)=ln(x)是一个凹函数,可得到下面的不等式

ln[λxi+(1-λ)x2]>=λln(x1)+(1-λ)ln(x2)

推广该式可得到简森不等式( Jensen‘s Inequality)

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其中λi必须满足之和为1。


假设现有的参数为Θ(下面的公式中出现θ上面有~符号的文字中使用Θ来表示))现在想找出新的θ值,使得J(θ)>J(Θ),同样假设m=3为例,那么J(θ)可以表示为:

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因此:

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在上一篇文章中的推导中βj(xi)的计算是根据Θ,而且

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因为βj(xi)之和为1,因此套用简森不等式可得J(θ)>J(Θ)>=Q(θ),因此如果Q(θ)>0,那么J(θ)>J(Θ)则成立。同时我们希望J(θ)-J(Θ)差值越大越好(见图一),

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故使用微分的方式计算Q(θ)的最值。由于Q(θ)是θ的函数,因此其他的作为常量:

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由拉格朗日乘数法:

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对aj微分:


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以上三式相加:

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所以:

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最后的结果:


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其中βi的计算是根据Θ得到。因此该方法和上一篇文章中的解法所得结果一致。









GMM:高斯混合模型的数学推导笔记(下)

原文:http://blog.csdn.net/u011177305/article/details/51253638

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