数量积运算法则解析与应用——面向机器学习面试
本文主要介绍了数量积的运算法则及其在机器学习、深度学习面试笔试中的应用,同时回顾了部分初等数学知识,包括集合论、容斥原理、二次函数和解不等式的方法。 数量积是向量运算中的一个基本概念,在几何和代数中有广泛应用,特别是在机器学习和深度学习的向量处理中。以下是数量积的一些关键法则和性质: 1. 乘法法则: - 交换性:两个向量的数量积满足交换律,即`a·b = b·a`。 - 分配律:对于三个向量`a, b, c`,数量积满足`a·(b + c) = a·b + a·c`,但不满足结合律,即`(a·b)·c ≠ a·(b·c)`。 2. 模长和角度: - 模长乘积:若`a`和`b`是两个向量,则`a·b = |a||b|cosθ`,其中`θ`是两向量之间的夹角,`|a|`和`|b|`分别为向量`a`和`b`的模长。 - 垂直与平行: - 垂直:若`a·b = 0`,则向量`a`和`b`垂直,记作`a ⊥ b`。 - 平行:若存在实数`λ`使得`a = λb`(或`b = λa`),则`a`和`b`平行,记作`a ∥ b`。如果`a·b = |a||b|`,表示它们同向;如果`a·b = -|a||b|`,则反向。 3. 正方形的性质: - 在正方形`ABCD`中,由于各边相等,所以`AB·BC = BC·AC = AC·AD = AD·AB`,设边长为`a`,则`a·a = a²`。 4. 共线向量: - 如果向量`a`、`b`和`x`满足`a = λb`,且`x = μa`,则`x = μλb`,这意味着向量`x`与`b`共线且方向相同。例如,当`a = 2x`且`a = 2b`时,`x`和`b`共线且方向相同。 5. 单位向量的夹角: - 若`a`和`b`是单位向量,夹角为`θ`,则`a·b = cosθ`。例如,如果夹角是`60°`,那么`a·b = cos60° = 1/2`。 6. 线段的定比分点: - 这是一个几何问题,与向量数量积相关,不过这里没有给出具体的信息。 此外,还复习了一些初等数学知识: - 集合论的基本关系,如元素与集合的关系,以及德摩根定律。 - 容斥原理用于计算集合的元素个数。 - 二次函数的三种形式:一般式、顶点式和零点式,以及如何通过它们解不等式。 - 解连不等式的方法,如通过比较函数值来判断实根的位置。 - 方程在某个区间上有一个实根的条件,以及与函数值比较的关系。 这些基础知识对于理解数量积的运算法则至关重要,同时也为解决机器学习和深度学习中的向量问题提供了基础。
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