機械学習編

基礎的な機械学習ロジックの理解を問います

ロジスティック回帰: 確率の計算 レベル1

ロジスティック回帰モデルがあり、ある入力 \(\mathbf{x}\) に対する線形結合(ロジット)が \(z = \mathbf{w}^T \mathbf{x} + b = -0.5\) と計算されました。この入力がクラス1(陽性クラス)に属する確率$P(y=1|\mathbf{x}) = \sigma(z) = \frac{1}{1 + e^{-z}}$ を計算してください。\(e^{0.5} \approx 1.6487\)。結果は小数点以下3桁まで求めてください。

解説
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<h4>ロジスティック回帰 (Logistic Regression) とは?</h4> <p>ロジスティック回帰は、<strong>教師あり学習</strong>の中でも<strong>分類問題</strong>(特に二値分類、例: 合否、スパムか否か)に用いられる代表的なアルゴリズムです。線形モデルの出力をシグモイド関数に通すことで、結果を確率(0〜1)として解釈できるようにします。</p> <h4>モデルの構造と計算ステップ</h4> <ol> <li><strong>線形結合の計算:</strong> 入力 \(\mathbf{x}\) と重み \(\mathbf{w}\)、バイアス \(b\) から線形結合 \(z\) を計算します。 <div class="formula">$z = \mathbf{w}^T \mathbf{x} + b
lt;/div> この問題では、既に \(z = -0.5\) と計算されています。</li> <li><strong>シグモイド関数による確率変換:</strong> 線形結合 \(z\) をシグモイド関数 \(\sigma(z)\) に入力し、クラス1(陽性クラス)に属する確率 \(P(y=1|\mathbf{x})\) を求めます。 <div class="formula">$\sigma(z) = \frac{1}{1 + e^{-z}}
lt;/div></li> </ol> <h4>確率の計算実行</h4> <p>計算済みの線形結合 \(z = -0.5\) をシグモイド関数に代入します。</p> <div class="formula"> $ P(y=1|\mathbf{x}) = \sigma(-0.5) = \frac{1}{1 + e^{-(-0.5)}} = \frac{1}{1 + e^{0.5}}$ </div> <p>与えられた近似値 \(e^{0.5} \approx 1.6487\) を用います。</p> <div class="formula"> $ P(y=1|\mathbf{x}) \approx \frac{1}{1 + 1.6487} = \frac{1}{2.6487} \approx 0.3775...$ </div> <p>小数点以下3桁まで求めると、クラス1に属する確率は約 <strong>0.378</strong> です。</p> <p>通常、この確率が閾値(例: 0.5)より大きければクラス1、小さければクラス0と分類されます。この場合、確率は0.378であり0.5より小さいため、クラス0(陰性クラス)と予測されます。</p> <div class="key-point"> <div class="key-point-title">重要ポイント:ロジスティック回帰</div> <ul> <li><strong>目的:</strong> 分類問題において、あるクラスに属する確率を予測する。</li> <li><strong>出力:</strong> 0から1の確率値。閾値を設けてクラス分類を行う。</li> <li><strong>シグモイド関数:</strong> 線形結合の結果を確率に変換する役割。</li> <li><strong>線形分離:</strong> 基本的には線形分離可能な問題に適している。</li> <li><strong>解釈性:</strong> 各特徴量が結果(確率)に与える影響を比較的解釈しやすい。</li> <li><strong>応用:</strong> 医療診断(疾患の有無予測)、金融(デフォルト予測)、マーケティング(顧客の購入確率予測)など。</li> </ul> </div>
問題 1/1
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