范数

范数是什么?

有时我们需要衡量一个向量的大小。在机器学习中,我们经常使用被称为范数(norm)的函数衡量向量大小。形式上,Lp 范数定义如下


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其中p 属于实数空间中的元素,p 大于等于1。

范数(包括Lp 范数)是将向量映射到非负值的函数。直观上来说,向量x 的
范数衡量从原点到点x 的距离

L2范数

当p = 2 时,L2 范数被称为欧几里得范数(Euclidean norm)。它表示从原点出发到向量x 确定的点的欧几里得距离。平方L2 范数在数学和计算上都比L2 范数本身更方便。例如,平方L2 范数对x 中每个元素的导数只取决于对应的元素,而L2 范数对每个元素的导数却和整个向量相关。但是在很多情况下,平方L2 范数也可能不受欢迎,因为它在原点附近增长得十分缓慢

L1范数

在某些机器学习应用中,区分恰好是零的元素和非零但值很小的元素是很重要的。在这些情况下,我们转而使用在各个位置斜率相同,同时保持简单的数学形式的函数:L1 范数。L1 范数可以简化如下:
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当机器学习问题中零和非零元素之间的差异非常重要时,通常会使用L1 范数。每当x 中某个元素从0 增加ϵ,对应的L1 范数也会增加ϵ。

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