机器学习中的数学基础-day2

机器学习中的数学基础-day2

  • 学习内容
    • 多元函数
    • 偏导数
    • 方向导数
    • 可微
    • 梯度
    • 拉格朗日乘数法

参考: 拜师资源博客,2021-09-06 机器学习中的数学基础–第二天

学习内容

多元函数

D D D为一个非空的 n n n元有序数组的集合, f f f为某一确定的对应规则。若对于每一个有序数组 ( x 1 , x 2 . . . x n ) ∈ D ({x_1},{x_2}...{x_n}) \in D (x1,x2...xn)D,通过对应规则 f f f,都有唯一确定的实数 y y y与之对应,则称对应规则 f f f为定义在 D D D上的 n n n元函数

记为: y = f ( x 1 , x 2 . . . . x n ) y=f(x_1,x_2....x_n) y=f(x1,x2....xn),其中 ( x 1 , x 2 . . . x n ) ∈ D ({x_1},{x_2}...{x_n}) \in D (x1,x2...xn)D。变量 ( x 1 , x 2 . . . x n ) ({x_1},{x_2}...{x_n}) (x1,x2...xn)称为自变量, y y y称为因变量。

n = 1 n=1 n=1时,为一元函数,记为 y = f ( x ) , x ∈ D y=f(x) ,x\in D y=f(x),xD,当 n = 2 n=2 n=2时,为二元函数,记为 z = ( x . y ) , ( x . y ) ∈ D z=(x.y),(x.y)∈D z=(x.y),(x.y)D。二元及以上的函数统称为多元函数。

ps.类似于一元函数,但因自变量更多,需考虑每一个自变量对因变量的影响.

偏导数

定义:

  • X X X方向的偏导:设有二元函数 z = f ( x . y ) z=f(x.y) z=f(x.y),点 ( x 0 , y 0 ) (x_0,y_0) (x0,y0)是其定义域 D D D内一点。把 y y y固定在 y 0 y_0 y0而让 x x x x 0 x_0 x0有增量 △ x △x x,相应地函数 z = f ( x . y ) z=f(x.y) z=f(x.y)有增量(称为对 x x x的偏增量) △ z = f ( x 0 + △ x , y 0 ) − f ( x 0 , y 0 ) △z=f(x_0+△x,y_0)-f(x_0,y_0) z=f(x0+x,y0)f(x0,y0)
  • Y Y Y方向的偏导,把 x x x固定在 x 0 x_0 x0而让 y y y y 0 y_0 y0有增量 △ y △y y,如果极限存在那么此极限称为函数 z = ( x , y ) z=(x,y) z=xy ( x 0 , y 0 ) (x_0,y_0) (x0,y0)处对 y y y的偏导数,记做 f y ‘ ( x 0 , y 0 ) f_y^‘({x_0},{y_0}) fy(x0,y0)

方向导数

机器学习中的数学基础-day2_第1张图片
存在方向导数,但不一定存在偏导数,如 z = x 2 + y 2 z = \sqrt {{x^2} + {y^2}} z=x2+y2 ,在0处就不存在偏导数

可微

在这里插入图片描述

梯度

机器学习中的数学基础-day2_第2张图片
##链式法则(多元函数)

  • 雅可比矩阵
    机器学习中的数学基础-day2_第3张图片
  • 定义
    机器学习中的数学基础-day2_第4张图片
    ##Hessian矩阵
    机器学习中的数学基础-day2_第5张图片
    机器学习中的数学基础-day2_第6张图片

拉格朗日乘数法

在这里插入图片描述
机器学习中的数学基础-day2_第7张图片

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