Unity3D-数学3-数学符号

学习数学符号最重要的原因,就是它可以让你用一种非常简洁的方式来表达一个复杂的想法。

没有它,解释每个方程,都需要花上很多页的篇幅。

而这篇文章要告诉你的是,学习这些符号不像你想象的那么难。

Edward R. Scheinerman的Mathematical Notation: A Guide for Engineers and Scientists 。

https://hackernoon.com/learning-ai-if-you-suck-at-math-p6-math-notation-made-easy-1277d76a1fe5

首先,什么是算法?

它真的只是解决一个特定的问题的一系列步骤。

无论你是否意识到,你都在使用算法。如果你需要给孩子们打包午饭,送他们上学,取走干洗的衣服,然后去上班,

你已经无意识地构造了一系列步骤,从厨房到办公室。这就是一个算法。

神经网络背后的大部分黑魔法来自于数学的三个分支:线性代数 集论 微积分

Σ = 一系列数字的和

Π = 一系列数字的

和是什么?是序列中所有数字做加法。比如我们有一个向量集A(记住向量是一行或一列数字)包括: {1,2,3,4,5}.

 

序列的和为:1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15

积是所有数字做乘法。所以对于同样的集合A我们有:

1 x 2 x 3 x 4 x 5 =120

我们可以将序列的和精简地写作:

 

 

那么我们怎样理解它呢?简单,看这个。

 

 

我们从底部的j开始,j是一个变量。然后将j代入到右边的表达式中。最后,我们将序列的结束数字写在顶部。看一个例子:

 

 

 

如果你是一个程序员,你会立刻认出这是一个循环!

 

我们给这个方程写一个Python函数:

def sum_x_range(x):

j = 1

output = # 创建一个空list

for k in range(0,5): # 开始循

z = x**j # 计算x的j次方

j = j + 1 # j增加1,知道到达n,也就是5

output.append[z] # 将z添加到list中 return sum(output) # 返回list中所有数字的和

print (sum_x_range(2)) # 令x=2调用方程

原谅我糟糕的Python风格,但是我希望代码清晰,而不是简洁。

 

**符号表示xj次幂。方程输入参数x,我令它为2。从05循环,取x1,2,3,4, 5次幂,然后将这些数字添加到一个列表中。

它得出列表数字之和为:62

走进矩阵

 

记住,2D张量也被称为矩阵。它基本上是一个表格,有行和列。首先,你需要知道如何引用矩阵的不同部分。 这张图讲得很清楚:

 

 

 

首先我们有矩阵A。用大写字母表示。

矩阵有m行和n列,所以我们叫它m X n 矩阵,用小写斜体字母表示。

行是水平的,也就是从左到右。 (不要被图中箭头迷惑,箭头指向的i和j不是行的方向,行是水平的!)

列是垂直的,也就是从上到下。

在这个例子中我们有一个4 x 5 矩阵,(也就是2D张量),因为我们有45列。

每个方格是矩阵中的一个元素。元素的位置使用小写斜体a和行序号i和列序号j来表示。

所以第1行第2列的4,用a1,2表示。第2行第1列的3,用a2,1表示。

我们不会讲解所有的矩阵数学运算,我们选择其中一种来小试牛刀。

点乘在神经网络中是一种非常常用的运算,所以一起看看它。

点,点,点

点乘是我们用一个矩阵乘以另一个矩阵的方法。

点乘的符号表示,你应该猜到了,是一个点。

a . b 这是两个标量(也就是单独的数)的点乘。标量也是我们的矩阵里的独立的元素。

我们将同样大小和形状的矩阵对应的元素相乘,再把所有的乘积作和。

那么一个向量和另一个向量乘积的公式是什么样的呢?

 

 

 

深吸一口气。你成功了!

我们现在认识了所有的符号。

这是两个等长向量的乘积公式。

记住在数学菜鸟的AI学习攻略第四部分-张量表示(有猫) 中讲到,一个向量就是一行或者一列数字。

我们的矩阵的每一行或者每一列都是一个向量。

首先我们用矩阵A的第一个元素乘以矩B的第一个元素。

然后我们用元素A2 乘以元素B2.我们对于每一个元素做相同的操作,直到达到末尾,“n”。然后对它们作和。

让我们看一下这个操作的图示。

 

 

 

现在我们可以把这些数字代入我们的公式。这里是输出矩阵下一个数字的例子

 

 

 

 

这是我们处理完所有运算得到的最终结果:

 

 

 

这些例子来自于神奇的趣味数学网站(Math is Fun website)。

这个网站里有大量超赞的例子,完全无法超越。

我增加了一些公式,以助于你的理解。因为他们一般都会跳过这些,因为一般这些步骤并不会令人感到困惑。

但是你现在再也不会困惑了。

胜在学习策略

我想用一些可以帮你快速学习的策略来结束这篇文章。

我是一个自学者,也就是我一般自己给自己讲解。当我可以放慢脚步,可以自己探索时,我可以学得更好。

我会犯一些错误。

我上一篇文章就是一个很好的例子,我不得不修正一部分。但是错误也是一件好事!

错误是过程中的一部分。你没有办法避免错误,只能拥抱它。你犯错了,你会进步。没有犯错,就没有进步。就是这么简单。

工程界有一个老段子。

如果你想知道正确答案,不用请人帮忙。只要将错误答案发出来,你就可以看看多少工程师跳出来指正你!

工程师绝不允许错误答案存在!

这是一个老段子,但是常常很管用。

另一件重要的事情是,如果你没有读我在数学菜鸟的AI攻略的一部分推荐的文章的话,或者你没有微积分、代数和几何背景的话,你可能读不了数学符号书(Mathematical Notation book 。你需要懂得一个术语的背景知识。但是我建议你买一本,它可以在你读其他书的时候,作为一个参考指南。

另外,建议放慢脚步。这又不是比赛!半途而废等于没有分。如果你跳过了一些你不懂的术语,你将来还是不得不回头来看。

所以停下来,花一点时间搞明白所有你不懂的符号。这很缓慢,甚至令人沮丧。但是当你建立越来越多的知识体系,你会越来越快。你会发现你已经理解了一些术语,而此前你从未想象自己可以理解它。

另外,你可能需要从多个地方来查询。需要面对的事实是,大部分人都不是好老师。他们可能理解了一篇材料,但是并不意味着他们可以给其他人讲清楚。教学是一门艺术。这就是为什么趣味数学网站比维基百科好。维基百科确实很正确,但是也很枯燥,有时候还令人费解。等你学到更多的时候,也许你可以将维基百科改得更好。

 

 

<<数学符号归纳>>

1、几何符号
  ⊥   ∥   ∠   ⌒   ⊙   ≡   ≌    △
  2、代数符号
  ∝   ∧   ∨   ~   ∫   ≠    ≤   ≥   ≈   ∞   ∶
  3、运算符号
  如加号(+),减号(-),乘号(×或·),除号(÷或/),两个集合的并集(∪),交集(∩),根号(√),对数(log,lg,ln),比(:),微分(dx),积分(∫),曲线积分(∮)等。
  4、集合符号
  ∪   ∩   ∈
  5、特殊符号
  ∑    π(圆周率)
  6、推理符号
  |a|    ⊥    ∽    △    ∠    ∩    ∪    ≠    ≡    ±    ≥    ≤    ∈    ←
  ↑    →    ↓    ↖    ↗    ↘    ↙    ∥    ∧    ∨
  &;   §
  ①   ②   ③   ④   ⑤   ⑥   ⑦   ⑧   ⑨   ⑩
  Γ    Δ    Θ     Λ    Ξ    Ο    Π     Σ    Φ     Χ    Ψ    Ω
  α    β    γ    δ    ε    ζ    η    θ    ι    κ    λ    μ     ν
  ξ    ο    π    ρ    σ    τ    υ    φ    χ    ψ    ω
  Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ Ⅻ
  ⅰ ⅱ ⅲ ⅳ ⅴ ⅵ ⅶ ⅷ ⅸ ⅹ
  ∈   ∏   ∑   ∕   √   ∝   ∞   ∟ ∠    ∣   ∥   ∧   ∨   ∩   ∪   ∫   ∮
  ∴   ∵   ∶   ∷   ∽   ≈   ≌   ≒   ≠   ≡   ≤   ≥   ≦   ≧    ≮   ≯   ⊕   ⊙    ⊥
  ⊿   ⌒     ℃
  指数0123:o123
  7、数量符号
  如:i,2+i,a,x,自然对数底e,圆周率π。
  8、关系符号
  “=”是等号,“≈”是近似符号,“≠”是不等号,“>”是大于符号,“<”是小于符号,“≥”是大于或等于符号(也可写作“≮”),“≤”是小于或等于符号(也可写作“≯”)

      “→ ”表示变量变化的趋势,“∽”是相似符号,“≌”是全等号,“∥”是平行符号,“⊥”是垂直符号,“∝”是成正比符号,(没有成反比符号,但可以用成正比符号配倒数当作成反比)

      “∈”是属于符号,“⊆ ⊂ ⊇ ⊃”是“包含”符号等。
  9、结合符号
  如小括号“()”中括号“[]”,大括号“{}”横线“—”
  10、性质符号
  如正号“+”,负号“-”,绝对值符号“| |”正负号“±”
  11、省略符号
  如三角形(△),直角三角形(Rt△),正弦(sin),余弦(cos),x的函数(f(x)),极限(lim),角(∠),
  ∵因为,(一个脚站着的,站不住)
  ∴所以,(两个脚站着的,能站住) 总和(∑),连乘(∏),从n个元素中每次取出r个元素所有不同的组合数(C(r)(n) ),幂(A,Ac,Aq,x^n)等。
  12、排列组合符号
  C-组合数
  A-排列数
  N-元素的总个数
  R-参与选择的元素个数
  !-阶乘 ,如5!=5×4×3×2×1=120
  C-Combination- 组合
  A-Arrangement-排列
  13、离散数学符号
  ├ 断定符(公式在L中可证)
  ╞ 满足符(公式在E上有效,公式在E上可满足)
  ┐ 命题的“非”运算
  ∧ 命题的“合取”(“与”)运算
  ∨ 命题的“析取”(“或”,“可兼或”)运算
  → 命题的“条件”运算
  A<=>B 命题A 与B 等价关系
  A=>B 命题 A与 B的蕴涵关系
  A* 公式A 的对偶公式
  wff 合式公式
  iff 当且仅当
  ↑ 命题的“与非” 运算( “与非门” )
  ↓ 命题的“或非”运算( “或非门” )
  □ 模态词“必然”
  ◇ 模态词“可能”
  φ 空集
  ∈ 属于(??不属于)
  P(A) 集合A的幂集
  |A| 集合A的点数
  R^2=R○R [R^n=R^(n-1)○R] 关系R的“复合”
  (或下面加 ≠) 真包含
  ∪ 集合的并运算
  ∩ 集合的交运算
  - (~) 集合的差运算
  〡 限制
  [X](右下角R) 集合关于关系R的等价类
  A/ R 集合A上关于R的商集
  [a] 元素a 产生的循环群
  I (i大写) 环,理想
  Z/(n) 模n的同余类集合
  r(R) 关系 R的自反闭包
  s(R) 关系 的对称闭包
  CP 命题演绎的定理(CP 规则)
  EG 存在推广规则(存在量词引入规则)
  ES 存在量词特指规则(存在量词消去规则)
  UG 全称推广规则(全称量词引入规则)
  US 全称特指规则(全称量词消去规则)
  R 关系
  r 相容关系
  R○S 关系 与关系 的复合
  domf 函数 的定义域(前域)
  ranf 函数 的值域
  f:X→Y f是X到Y的函数
  GCD(x,y) x,y最大公约数
  LCM(x,y) x,y最小公倍数
  aH(Ha) H 关于a的左(右)陪集
  Ker(f) 同态映射f的核(或称 f同态核)
  [1,n] 1到n的整数集合
  d(u,v) 点u与点v间的距离
  d(v) 点v的度数
  G=(V,E) 点集为V,边集为E的图
  W(G) 图G的连通分支数
  k(G) 图G的点连通度
  △(G) 图G的最大点度
  A(G) 图G的邻接矩阵
  P(G) 图G的可达矩阵
  M(G) 图G的关联矩阵
  C 复数集
  N 自然数集(包含0在内)
  N* 正自然数集
  P 素数集
  Q 有理数集
  R 实数集
  Z 整数集
  Set 集范畴
  Top 拓扑空间范畴
  Ab 交换群范畴
  Grp 群范畴
  Mon 单元半群范畴
  Ring 有单位元的(结合)环范畴
  Rng 环范畴
  CRng 交换环范畴
  R-mod 环R的左模范畴
  mod-R 环R的右模范畴
  Field 域范畴
  Poset 偏序集范畴

posted on 2017-12-12 11:26  小魔一剑  阅读(623)  评论(0编辑  收藏  举报