Prompt:
L1 and L2 regularization ke baare me samjaao aur uska derivatives bhi nikaalo
Response:
ठीक है 🙂
मैं L1 और L2 regularization को intuition + maths दोनों के साथ समझाता हूँ, और फिर derivatives भी निकालते हैं।
1️⃣ Regularization क्यों ज़रूरी है?
Machine Learning models (especially linear / deep models) में overfitting की problem आती है —
model training data तो बहुत अच्छा सीख लेता है, लेकिन new data पर fail कर देता है।
👉 Regularization का idea है:
“Weights को unnecessarily बड़ा होने से रोको”
इससे model simple + generalizable बनता है।
2️⃣ Base Loss Function (without regularization)
मान लो linear regression है:
और loss function (MSE):
अब regularization add करेंगे।
🔹 L2 Regularization (Ridge Regression)
🔸 Definition
L2 regularization में weights के square का penalty add करते हैं:
जहाँ:
- = regularization strength
- बड़ा ⇒ ज्यादा penalty ⇒ छोटे weights
🔸 Intuition (feel it)
- Large weights ⇒ heavy penalty
- Weights zero के पास जाते हैं, लेकिन exact zero नहीं होते
- Smooth solution देता है
📌 इसलिए L2 = weight decay
🔸 Derivative of L2 Regularization
Penalty term:
Derivative w.r.t. :
🔸 Final Gradient (L2)
👉 Gradient descent update:
🔹 L1 Regularization (Lasso Regression)
🔸 Definition
L1 regularization में absolute value of weights का penalty होता है:
🔸 Intuition
- Absolute value penalty
- Weights को exact zero तक push कर देता है
- Feature selection करता है automatically ✨
📌 इसलिए L1 = Sparse model
🔸 Derivative of L1 Regularization
Penalty term:
Derivative:
So,
🔸 Final Gradient (L1)
3️⃣ L1 vs L2 (Quick Comparison)
| Property | L1 | L2 |
|---|---|---|
| Penalty | ( | w |
| Weights | Exact zero | Small but non-zero |
| Feature Selection | ✅ Yes | ❌ No |
| Stability | Less | More |
| Use when | Many useless features | All features important |
4️⃣ Geometry Intuition (Interview gold ⭐)
- L1 → Diamond-shaped constraint → hits axes → sparse solution
- L2 → Circular constraint → smooth shrinkage
5️⃣ Deep Learning Context
- Neural Networks में:
- L2 most common (called weight decay)
- L1 used when sparsity needed
अगर चाहो तो मैं:
- L1/L2 को vector form में derive करूँ
- Elastic Net (L1 + L2) समझाऊँ
- या PyTorch / TensorFlow code के साथ explain करूँ 🔥
बताओ आगे क्या चाहिए 😊
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