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【机器学习基础】10分钟让你了解微积分中的微分

用户:MLML查看:31 回复:19 评论:31 创建时间:2019-01-30T10:29:04


之前看有小朋友发帖讨论过导数(微分)的定义。我看了看,觉得讲的不太清楚。似懂非懂,今天给大家再来梳理一遍。

 

我们先从一个简单的问题来引入导数(微分)的概念:

一辆车每小时行驶2km。即y(路程)=2x(时间):

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学过函数的同学都知道,在如同y=2x这样的函数中,2是k值,表示函数的斜率,也表示的了车的行驶速度。

 

换一个问题:

一辆行驶的路程(km)始终为行驶小时的平方,即y(路程)=x²(时间):

center_image

从上图可以看出该车是不断加速的。这不是直线函数,是曲线,曲线函数每一点的k是不同的:

center_image

现在问题来了,姐姐想问问你车在正好行驶到两个小时的时候它的速度是多少?请你先不要急着往下看,仔细思考一下这个问题。

这可难倒了不少小朋友呢!在一次函数中,因为函数一直是一条直线的,只要带入两点坐标就可以求出函数解析式,顺便也得到了该函数的k值。(初中生应该深有体会,小学生可以上网查查,这个概念不难)也就是说,现有的数学工具只能在确定两个点坐标的情况下,求出过两点的一次函数的K值,不可能在只有一个点的情况下,确定该点的K值。

 

那么如何求当x=2时在y=x²上的斜率呢?这个时候,就要请出我们的导数(微分),下面请听姐姐慢慢道来:

根据我们刚才的分析,只有确定两个点,才可以求过两点的一次函数的K值。在只有一个点的时候(前提是该点必须在函数曲线上中哦,直接平面直角坐标系中的一个点是真的没有k的。)我们其实可以再构造一个点!

请大家先回忆/学习一个公式(初中生如果这都不会就要努力学习了!),可以化简我们一会儿的运算:

center_image很好证,大家可以上网搜一下或者自己证一下,小学生也可以证的出来!

 

我们要求当x=2时在y=x²上的斜率:

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在x=3的地方也打上一个点:

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并算出过它们两个的一次函数的斜率:center_image
虽然这不是最准确的答案,但也可圈可点。

继续,在我们在2.5的地方构造一个点,并算出过它们两个的一次函数的斜率:

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center_image

找到规律没有?如果你继续这个操作,不断的缩小构造的点的x坐标和x=2之间的距离,得到的结论便会越精确,逐渐逼近一个数,那就是该点的斜率。

那么我们令:center_imageLim是limited的缩写,意为限制,是微分中的一个数学符号,现在你也学到了吧!

我们要求出过x=2,和x=2+Δx的函数的斜率,其实就是求出了x=2的点斜率:

center_imagecenter_imagecenter_imagecenter_image

如果你认认真真的看完了这篇教程,恭喜你,你已经掌握了微分的基本操作。

微分,一个高大上的名字。其实顾名思义,就是把函数的一段无限的细分,以求得斜率!

 

函数微分是机器学习的最基础,不深刻理解,根本无法理解后续的梯度下降。想学习的同学要认真啊!

 


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MLML

不要快速浏览,看到公式和算式就畏惧了!从头看起!

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编码已破译编码已破译

emotion_编程猫_点赞

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I桔汁糖浆II桔汁糖浆I

看了好久也没看懂唉。。最后一步y=4是从哪算出来的?还有(2+dx)^2=y+dy,是不是把2+dx和y+dy带入之前的解析式然后解?这么说如果遇到了复合函数的话也是这种操作么?

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MLML

@Hajime_S

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~断了个弦~~断了个弦~

看到姐姐二字——睾辞!

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MLML

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顺铂顺铂

滋瓷滋瓷 大力滋瓷

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MLML

数学里很多东西都是没发求精确值的,都要引入无穷大或者无穷小的概念来近似求值。

小学的同学们,你们学的求圆的面积,就是第一种运用无穷法来定义的运算。

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MLML

几种函数与导数的关系(蓝线函数,橙线导数)center_image

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四九圣尊四九圣尊

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银河之心银河之心

魔鬼wg,性别女

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嗯哼君 渠源嗯哼君 渠源

其实有种简单求导的方法emotion_doge

令f(x)=ax^b

则f'(x)=abx^(b-1)

所以说f(x)=x²

f'(x)=1*2x^(2-1)

      =2x

 

(PS:挖坟了2333)

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Chengxuyee_已退Chengxuyee_已退

我四年级一句都看不懂……

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蒟蒻OIer1048576蒟蒻OIer1048576

简单讲:微分

y=x^2

当x变化量趋近0时,y的变化量

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爵士OIer爵士OIer

实际上y=x^n的导数就是nx^(n-1)所以说直接出来了

当y=x^2,x=2时f(x)`=2x^1就是2x,然后x=2那么导数是4

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ChthollyChtholly

微分公式:我似乎被忽视了

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爵士OIer爵士OIer

带数学家:

求解lim[x->∞]0*x

解:0*x=0/(1/x),lim[x->∞]1/x=0, .·.lim[x->∞]0*x无意义

emotion_doge

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PlumStevenPlumSteven

我。。浅浅地问一下

微分到底是啥awa,求导?

积分我倒是看懂了

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PlumStevenPlumSteven

ddd这篇教程好好

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