가장 잘 맞는 직선을 고를 때 잔차를 그냥 더한 값을 쓰지 않는 이유는 무엇인가?
합은 데이터 개수에 따라 커지므로 모델끼리 비교할 수 없기 때문이다.
개수로 나누면 해결되는 문제이고 실제로 평균 제곱 오차가 그렇게 만들어진다. 부호가 상쇄되는 것은 개수로 나눠도 그대로 남는다.
잔차의 합은 언제나 0이 되도록 정의되어 있기 때문이다.
절편을 포함한 최소제곱 해에서는 결과적으로 그렇게 되지만, 그것은 이미 제곱합을 최소화한 뒤의 성질이다. 임의의 직선에서는 0이 아니다.
덧셈보다 제곱이 미분하기 쉬워 계산이 빠르기 때문이다.
미분이 매끄럽다는 것은 제곱을 고르는 부수적인 이점이다. 절댓값을 씌워도 부호는 사라지므로, 애초에 부호를 없애야 한다는 것이 먼저다.
해설
잔차는 실제값에서 예측값을 뺀 값이라 직선 위의 점에서는 양수, 아래의 점에서는 음수가 된다. 그대로 더하면 서로 상쇄되어 모든 점을 크게 빗나간 직선도 합이 0이 나올 수 있다. 그래서 제곱해서 더한 잔차 제곱합을 최소화 대상으로 삼는다. 제곱을 고르면 부호가 사라지는 것 말고도 두 가지가 따라온다. 크게 빗나간 점일수록 더 무거운 벌점을 받고, 미분이 매끄러워 최적화에 편하다. 앞의 성질은 양날이다. 이상치 하나가 나머지를 전부 합친 것보다 큰 벌점을 만들어 직선을 통째로 끌어당길 수 있다.
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