我們一起玩AI 2——向量與極坐標
明日麗ASRay
發(fā)布于 云南 2019-09-04 · 3.1w瀏覽 1贊

5秒導讀,本文將從幾何的角度介紹向量,并引入極坐標,從而為之后的矩陣與線性變換做出鋪墊。

 

在開始正文前容我再啰嗦一句,《我們一起玩AI 》是為了講解AI算法的原理以及應用,但是想要理解AI算法沒有一定數學基礎是不能的,所以我們假定讀者忘記了大多數數學知識,一切從頭從簡說起。

前文我們說過,如果把自身的條件比如,身高,體重,收入...以及各個條件在女神心中的重要程度分別寫做向量,再用向量做點乘,得到的數字越大我們就有越高的概率追到女神。


不過今天我們要從幾何的角度從新討論向量,畢竟我們的目標是——文能打字哄蘿莉,武能開炮定乾坤!倘若某個惹你不開心的混蛋躲進了城樓,這時候向量可以幫你用意大利炮把他轟成渣渣灰。

   OK,且把閑話打住,向量意為既有大?。ㄒ獯罄谛枰Z多遠),又有方向(往哪邊轟)的量,比如(2,3,4)如果把他畫在笛卡爾坐標系中,如下圖:


只要不改變方向與大小,不論你怎么移動他還是同一個向量)

 

有了向量,我們來定義一下向量的基本運算——加法,減法,以及點乘(注意向量還有叉乘運算,點乘得到的是一個數字,而叉乘得到的是一個與兩個向量都垂直的新向量)。

加法,先沿著v走,再沿著w走:


在此順便說一個非常有用的與線性變換相關的問題,我們習慣于把延X軸正方向長度為1的向量(1,0)稱為i,延y軸正方向長度為1的向量(01)稱為j,那么向量(7,4)的意思就是7i4j


(別以為豎著寫我就不認識你!其實等講到矩陣你會發(fā)現豎的更好用!豎豎更健康)

 

減法,先沿著v走,再沿著w的反方向走:


點乘:表示兩個向量的接近程度,兩個向量越靠近得到的數字越大,還是以追女神的例子看吧:


(這就是女神投懷送抱或離你而去的原因?。。。。?/span>

 

事實上向量的點積等于


也等于,兩個向量的大小乘 cosθ,θ為兩個向量的夾角,當夾角大于90度(π/2)時 cosθ小于0,這也時為什么其結果小于0的原因!


什么?你問向量的大小怎么算?當然是


還記得前文歐幾里得空間距離怎么算么?向量的大小看作他距離0點的距離就行!

好吧,三角函數又是什么?嗯,其實他只是告訴你三角形各邊的比例,特別的,tanθ也叫做斜率會告訴你,一個坡到底有多陡峭,比如你當你與女神結婚,你可以欣然背著女神爬5樓,但是你多半會拒絕丈母娘讓你背著女神攀巖的要求......


等等,為什么π/290°,這個嘛讓我們從圓說起,假設一個園半徑為1,那么他的周長為2π


紅色部分弧長為π/2,而角度剛好為90°

終于講到最后的極坐標了,回想一下之前的意大利炮,在你準備開炮之前,你的副官告訴你,指揮官,3點鐘方向,5公里處大批敵軍來襲,沒錯這就是極坐標,用夾角與長度來告訴你坐標。

利用勾股定理與三角函數,我們可以輕松的把直角坐標系準換為極坐標,在很多時候極坐標真的方便太多,比如報告開炮的方向,以及表示某些特定曲線


(笛卡爾坐標熊,與極坐標熊)

 

   最后一說,其實直角坐標系還有其他用處,比如X軸為實軸,Y軸為虛軸,那么復數就可以表示為


最最最后,給出一個逆天的公式——歐拉公式壓軸


θ=π 則


e ,i ,π ,1 ,0 最神奇的5個數聯(lián)系起來了!

注:把sinx ,cosx, e^ix 分別麥克勞倫展開,整理一下就可以得到歐拉公式,好像說了等于沒說....

 

OK,本期的內容真是夠長的,不過絕對有價值。下幾期我們會講述線性回歸,比如說已知你7年工作經驗,精通666種技能,可以連續(xù)開會9小時不喝水,那用線性回歸算法就可以預估你的工資。為了線性回歸向量是必不可少的知識!我們下期再見!

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