• 2025年8月19日 星期二

2.1课后思考-找线性可分的例子

8 月 4, 2025

思考:在日常实际生活中,有哪些训练样本集是线性可分的例子?又有哪些训练样本集的例子是线性不可分的?大多数实际生活中的例子是线性可分的还是线性不可分的?

✅ 一、什么是线性可分?

一个数据集是线性可分的,意思是存在一条直线(二维)、一个平面(三维)或一个超平面(更高维),可以完全将不同类别的数据点分开,每一类在超平面的一侧,另一类在另一侧。

例如:
如果你画一条直线,可以把所有正样本和负样本完美分开——这就是线性可分。


✅ 二、实际生活中的线性可分样本集举例:

🔹 1. 某些简单的物理测量分类

例如:

  • 用重量和体积来区分金属和木头(在某些范围内,木头比重大都比较小)。
    如果我们把体积当作X轴,重量当作Y轴,这两个类大致可以被一条直线分开。

🔹 2. 教育分数简单判断

  • 比如判断是否及格:成绩 > 60 为一类,成绩 ≤ 60 为另一类
    这就是一个简单的一维线性可分问题。

🔹 3. 工作年限 vs. 晋升

  • 某些公司晋升可能取决于是否工作满5年,可以用“工作年限 > 5” 来线性分开。

❌ 三、实际生活中的线性不可分样本集举例:

🔸 1. XOR(异或)问题(经典例子)

  • 特征:两个输入变量(0,1)
  • 标签:如果两个变量相同则为0,不同则为1
    这个不能用一条直线分开,只能通过非线性变换才能分类。

🔸 2. 图像识别(比如人脸识别、手写数字识别)

  • 原始像素数据往往不能用一个简单的超平面区分0和1、猫和狗。

🔸 3. 情感分析

  • 基于词频判断评论是积极还是消极:用词的多样性、语义模糊导致无法线性分割。

🔸 4. 医疗诊断

  • 用年龄、血压、体重等预测疾病,往往不能用一条线区分健康与否,需要复杂的非线性模型。

🔄 四、大多数实际问题是线性可分还是不可分?

结论:现实生活中,大多数数据集本质上是线性不可分的。

虽然一些简单任务(比如基于阈值的判断)是线性可分的,但一旦涉及复杂、噪声多、变量之间关系复杂的问题(比如图像、语言、医疗、金融预测),数据往往是非线性可分的。

因此,在实际建模时我们经常使用:

  • 核方法(SVM with kernel)
  • 决策树/随机森林
  • 神经网络(尤其是深度学习)
    这些方法能捕捉非线性关系。

✅ 总结

分类实例是否线性可分
简单分数判定是否及格✅ 是
重量 vs. 材料类型金属 vs. 木头✅ 是
XOR 异或逻辑经典例子❌ 否
图像识别数字、猫狗❌ 否
情感分析正面/负面评论❌ 否
医疗预测健康/疾病❌ 否

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李星海

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