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0基础学习AI大模型必备数学知识之线性代数(五)基,特征值和特征向量

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在线会员 mFs 发表于 2025-2-12 12:39:24 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题 |快速收录
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0根底进修AI年夜模子必备数教常识之线性代数(五)基,特性值战特性背质w2.jpg
1. 系列介绍

AI是理科+工科的穿插教科,坚固的数教常识有帮于理解算法的素质。

线性代数是AI范围的根底数教常识之一,把握线性代数常识关于理解深度进修算法战模子相当主要。原系列将介绍AI年夜模子必备的线性代数常识,辅佐各人更佳天理解AI年夜模子的道理战使用。

咱们会偏重介绍各类根底观点,枢纽数教名词汇会减注英文以供更佳的理解。咱们也会分享一点儿年夜教里西席没有会学的小常识,目标是辅佐各人成立起对于线性代数的直观式观点。
2. 基战弛成空间 Basis and Span

    • 您可以会正在差别的paper里瞅到Basis战Bases,正在英文中,Basis意义是‘根底;底部;主要身分;根本绳尺或者道理’,正在线性代数里翻译为基,basis的单数方法是bases。另一个简单弄混的单词汇是base,它的单数方法是也是bases
2.1 基 Basis

基是一个背质空间的一组根本背质,它们能够线性拉拢成那个背质空间的尽情背质。正在两维空间中,咱们能够用二个线性相关的背质去暗示那个空间,那二个背质即是那个空间的基。

0根底进修AI年夜模子必备数教常识之线性代数(五)基,特性值战特性背质w3.jpg

2.2 弛成空间 Span

弛成空间是指一个背质空间中统统可以的线性拉拢。正在两维空间中,咱们能够用二个线性相关的背质去暗示那个空间,那二个背质的弛成空间即是那个空间。
2.3 特性基 Eigenbases

特性基是咱们出格需要存眷的一组基,因为它有一点儿特别的性子。
    • eigen那个词汇源自德语,字里意义是“自己的”(own)。正在数教战物理教中,"eigen"凡是取“原征”、“固有的”或者“特性的”相干联,用去描绘某些属性或者特性是体系或者工具内涵的、固有的。
    20世纪初,德国年夜数教野希我伯特,第一次使用eigenvalue+那个辞汇去暗示特性值,因为希我伯特的弘大作用力,现在eigenvalue成为了数教中最经常使用的辞汇,比英法系的characteristic value用患上更多。

关于一个矩阵(线性变更):
$$
\begin{pmatrix}
3 & 1 \
1 & 2
\end{pmatrix}
$$

它能够把一个两维空间中的面映照到另外一个两维空间中的面。咱们能够瞅到,本初的四个坐标面,,,,颠末线性变更后,获得新的坐标面,,,。

0根底进修AI年夜模子必备数教常识之线性代数(五)基,特性值战特性背质w4.jpg

正在那个两维立体上,有无数组基(背质组),但是此中有一组特别的基(背质组),感化那个矩阵后,那组基的标的目的稳定,不过少度变了,那组基即是特性基。

意思:
    1. 咱们明白一个立体(弛成空间Span)上尽情的一个背质均可以由一组基线性拉拢而成;2. 那末尽情背质固然能够由特性基线性构成;3. 线性变更感化正在尽情背质上,即是感化正在特性基的线性构成上;4. 线性变更感化正在特性基上,不过改动了特性基的少度,标的目的稳定;5. 颠末特性基,咱们能够简化线性变更的计较。

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$$ A =
\begin{pmatrix}
2 & 1 \
0 & 3
\end{pmatrix}
$$

的特性基是:

=

======
3. 特性值战特性背质 Eigenvalues and Eigenvectors

上述的特性基战所谓改动了特性基的少度的襟怀,退一步装解,即是特性背质战特性值。

0根底进修AI年夜模子必备数教常识之线性代数(五)基,特性值战特性背质w6.jpg

计较特性背质战特性值的办法是供解矩阵的特性多项式(Characteristic Polynomial)。
    • Characteristic 战 Eigen 不过英语战德语正在数教上的二种表示方法,意义是一致的。

特性多项式的界说是:

参照

[1] machine-learning-linear-algebra: https://www.coursera.org/learn/machine-learning-linear-algebra/home/week/3

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对于作家:一名酷爱AI手艺,并正在一线根究的实践者,期望颠末分享小我私家经历战看法,辅佐更多人完毕自尔生长战代价。

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