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我们一起玩AI 2——向量与极坐标

我们一起玩AI 2——向量与极坐标

作者: ASRay明日丽科技 | 来源:发表于2019-11-02 14:00 被阅读0次

    5秒导读,本文将从几何的角度介绍向量,并引入极坐标,从而为之后的矩阵与线性变换做出铺垫。

    在开始正文前容我再啰嗦一句,《我们一起玩AI 》是为了讲解AI算法的原理以及应用,但是想要理解AI算法没有一定数学基础是不能的,所以我们假定读者忘记了大多数数学知识,一切从头从简说起。

    前文我们说过,如果把自身的条件比如,身高,体重,收入...以及各个条件在女神心中的重要程度分别写做向量,再用向量做点乘,得到的数字越大我们就有越高的概率追到女神。

      不过今天我们要从几何的角度从新讨论向量,毕竟我们的目标是——文能打字哄萝莉,武能开炮定乾坤!倘若某个惹你不开心的混蛋躲进了城楼,这时候向量可以帮你用意大利炮把他轰成渣渣灰。

    OK,且把闲话打住,向量意为既有大小(意大利炮需要轰多远),又有方向(往哪边轰)的量,比如(2,3,4)如果把他画在笛卡尔坐标系中,如下图:

    (只要不改变方向与大小,不论你怎么移动他还是同一个向量)

    有了向量,我们来定义一下向量的基本运算——加法,减法,以及点乘(注意向量还有叉乘运算,点乘得到的是一个数字,而叉乘得到的是一个与两个向量都垂直的新向量)。

    加法,先沿着v走,再沿着w走:

    在此顺便说一个非常有用的与线性变换相关的问题,我们习惯于把延X轴正方向长度为1的向量(1,0)称为i,延y轴正方向长度为1的向量(0,1)称为j,那么向量(7,4)的意思就是7个i加4个j

    (别以为竖着写我就不认识你!其实等讲到矩阵你会发现竖的更好用!竖竖更健康)

    减法,先沿着v走,再沿着w的反方向走:

    点乘:表示两个向量的接近程度,两个向量越靠近得到的数字越大,还是以追女神的例子看吧:

    (这就是女神投怀送抱或离你而去的原因啊!!!)

    事实上向量的点积等于

    也等于,两个向量的大小乘 cosθ,θ为两个向量的夹角,当夹角大于90度(π/2)时 cosθ小于0,这也时为什么其结果小于0的原因!

    什么?你问向量的大小怎么算?当然是

    还记得前文欧几里得空间距离怎么算么?向量的大小看作他距离0点的距离就行!

    好吧,三角函数又是什么?嗯,其实他只是告诉你三角形各边的比例,特别的,tanθ也叫做斜率,他会告诉你,一个坡到底有多陡峭,比如你当你与女神结婚,你可以欣然背着女神爬5楼,但是你多半会拒绝丈母娘让你背着女神攀岩的要求......

    等等,为什么π/2是90°,这个嘛,让我们从圆说起,假设一个园半径为1,那么他的周长为2π

    红色部分弧长为π/2,而角度刚好为90°!

    终于讲到最后的极坐标了,回想一下之前的意大利炮,在你准备开炮之前,你的副官告诉你,指挥官,3点钟方向,5公里处大批敌军来袭,没错这就是极坐标,用夹角与长度来告诉你坐标。

    利用勾股定理与三角函数,我们可以轻松的把直角坐标系准换为极坐标,在很多时候极坐标真的方便太多,比如报告开炮的方向

      以及表示某些特定的玩意

     (笛卡尔坐标熊,与极坐标熊)

     最后一说,其实直角坐标系还有其他用处,比如X轴为实轴,Y轴为虚轴,那么复数就可以表示为

    最最最后,给出一个逆天的压轴公式——欧拉公式

    令θ=π 则

    (注:把sinx ,cosx, e^ix 分别麦克劳伦展开,整理一下就可以得到欧拉公式)

    看e ,i ,π ,1 ,0 最神奇的5个数联系起来了!

    OK,本期的内容真是够长的,不过绝对有价值。下几期我们会讲述线性回归,比如说已知你7年工作经验,精通666种技能,可以连续开会9小时不喝水,那用线性回归算法就可以预估你的工资。为了理解线性回归向量是必不可少的知识!我们下期再见!

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