情報科学 › 機械学習の数学 › なぜ機械学習に数学が必要か

固定した予測器では経験リスクは期待リスクに集中する

命題 5.4(「なぜ機械学習に数学が必要か」§5) ・ ✓公理まで証明済み

定義 2.1 の設定で、(X1,Y1),…,(Xn,Yn)(\boldsymbol{X}_1,Y_1),\ldots,(\boldsymbol{X}_n,Y_n) は分布 PP から独立に同じ分布に従って抽出されたものとする。予測器 ff は訓練データに依存せずあらかじめ固定されているとし、確率変数 Zi:=ℓ(f(Xi),Yi)Z_i:=\ell(f(\boldsymbol{X}_i),Y_i) が有限の期待値 R(f)R(f) と有限の分散 σℓ2\sigma_{\ell}^2 を持つとする。このとき次が成り立つ。

  1. E[R^n(f)]=R(f)\mathbb{E}\bigl[\hat{R}_n(f)\bigr]=R(f)(不偏性)。
  2. Var⁡[R^n(f)]=σℓ2/n\operatorname{Var}\bigl[\hat{R}_n(f)\bigr]=\sigma_{\ell}^2/n。
  3. 任意の t>0t>0 に対して Pr⁡(∣R^n(f)−R(f)∣≥t)≤σℓ2nt2\Pr\bigl(|\hat{R}_n(f)-R(f)|\ge t\bigr) \le \dfrac{\sigma_{\ell}^2}{n t^2}。

本文で読む(証明と前後の説明)→

閉包の状態

✓ 公理まで証明済み

証明が使う定理を 前提 としてたどると、Rikai の中の証明だけで定義・公理(物理では基本仮定)までつながっています(前提の定理類 3 件、定義なども含めて 4 件)。

印の意味: ✓公理まで証明済み ・ △証明あり(閉包未完)・ ※主張のみ。テーマごとの集計は 閉包の状況。

前提をたどる 証明が使う定理・定義(直接 1 件)

▸ を開くと、その項目の証明が使う前提が出ます。深い先は各項目のページでたどれます。

これを使っている定理

証明で明示的に参照している定理は、まだありません。

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