Может кто-нибудь объяснить, как мне 5 лет, об этой проблеме из Книги ESL Хасти?


9

Я работаю над книгой Хэсти по ESL, и мне тяжело с вопросом 2.3. Вопрос в следующем:

введите описание изображения здесь

Мы рассматриваем оценку ближайшего соседа в начале координат, и среднее расстояние от начала координат до ближайшей точки данных задается этим уравнением. Я понятия не имею, с чего начать, пытаясь вывести это.

Я знаю, что большинство точек данных находятся ближе к границе выборочного пространства, чем к любой другой точке данных (проклятие размерности), но у меня возникают проблемы с переводом этого в смысл линейной алгебры / вероятности.

Спасибо!


4
Что означает «ELI5» в названии? Если вы хотите вывести это уравнение, вам нужно начать с вероятностной модели для точек на шаре: что это за модель? (Пожалуйста, не требуйте, чтобы ваши читатели обращались к книге или другому сайту, чтобы понять ваш вопрос.)
— whuber

3
@whuber Я согласен - Сокращения - ужасная схема хеширования.
— Sycorax говорит восстановить Монику

14
Тебе пять лет. Благодарю вас за желание понять ESL, но вам придется подождать, пока вам не исполнится шесть лет. Это книга для больших мальчиков и девочек.
— Ник Кокс

4
Пятилетний ребенок может начать с рассмотрения одномерного случая (p = 1). И как только это в руке, возьмите это оттуда.
— Марк Л. Стоун

3
Если мы собираемся изложить ELI5, как насчет ESL?
— mdewey

Ответы:


15

Пусть - расстояние от начала координат, и пусть - объем единичной гиперсферы в измерениях. Тогда объем, содержащийся в гиперсфере радиуса равенV 0 [ p ] p rrV0[p]pr

V[r]=V0[p]rp

Если мы примем обозначим долю объема, содержащегося в этой гиперсфере, и определим , тоR = r pP=V[r]/V0[p]R=rp

P[R]=R

Если точки данных равномерно распределены в пределах единичного шара, то для приведенная выше формула представляет собой интегральную функцию распределения (CDF) для . Это эквивалентно равномерной плотности вероятности для на единичном интервале, т.е. . Итак, как намекнул Марк Стоун в комментариях, мы можем свести мерный случай к эквивалентной одномерной задаче.R R p [ R ] = P ′ [ R ] = 1 p0≤R≤1RRp[R]=P′[R]=1p

Теперь, если мы имеем единственную точку , то по определению CDF имеем и , Если является наименьшим значением из точек, и все точки независимы, то CDF для определяется как (это стандартный результат одномерной теории экстремальных значений ).RPr[R≤ρ]=P[ρ]Pr[R≥ρ]=1−P[ρ]Rminn

Pr[Rmin≥ρ]=Pr[R≥ρ]n=(1−ρ)n

По определению медианы имеем который мы можем переписать как что эквивалентно желаемому результату.

12=Pr[(Rmin)med≥R]=(1−R)n
(1−dp)n=12

РЕДАКТИРОВАТЬ: Попытка ответа в стиле " ELI5 ", в трех частях.

  1. Для одномерного случая с одной точкой расстояние равномерно распределено по , поэтому медиана будет .[0,1]12

  2. В 1D распределение для минимума по точкам является первым случаем степени.nn

  3. В измерениях расстояние не распределено равномерно, а .prrp


1
Ха-ха, я дал комментарий, что 5-летний может начать с рассмотрения случая p = 1. Я подумал добавить комментарий, что 4-летний может не только начать с случая p = 1, но и n = 1. Но я решил, что 5-летний ребенок это поймет.
— Марк Л. Стоун

1
Обратите внимание, что когда я ответил на вопрос, это было после того, как @fcop уточнить его следующим образом: «Рассмотрим N точек данных, равномерно распределенных в единичном p-мерном шаре с центром в начале координат. Покажите, что среднее расстояние от начала координат до ближайшая точка данных задается ... ". Таким образом, единичный шар относительно нормы в мерном пространстве. После этого вопрос был возвращен к оригиналу, который отличается и не очень понятен. (См. L2p
— Цепочку
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.