![]()
内容推荐 数据科学和机器学习已经深度融合到我们生活的方方面面,而数学正是开启未来大门的钥匙。不是所有人生来都握有一副好牌,但是掌握“数学+编程+机器学习”绝对是王牌。这一次,学习数学不再是为了考试、分数、升学,而是投资时间、自我实现、面向未来。为了让大家学数学、用数学,甚至爱上数学,在创作这套书时,作者尽量克服传统数学教材的各种弊端,让大家学习时有兴趣、看得懂、有思考、更自信、用得着。 鸢尾花书有三大板块——编程、数学、实践。数据科学、机器学习的各种算法离不开数学,本册《矩阵力量》是“数学”板块的第2本,主要介绍常用线性代数工具。任何数学工具想要从一元推广到多元,比如多元微积分、多元统计,都绕不开线性代数。 本书共25章内容,可以归纳为7大板块:向量、矩阵、向量空间、矩阵分解、微积分、空间几何、数据。 本书在讲解线性代数工具时,会穿插介绍其在数据科学和机器学习领域的应用场景,让大家学以致用。 本书读者群包括所有在工作中应用数学的朋友,尤其适用于初级程序员进阶,大学本科数学开窍,高级数据分析师,人工智能开发者。 作者简介 姜伟生,博士,勤奋的小镇做题家,热爱知识可视化和开源分享。自2022年8月开始,在GitHub上开源“鸢尾花书”学习资源,截至2023年5月,已经分享3000多页PDF、3000多幅矢量图、约1000个代码文件,全球读者数以万计。 目录 绪论 第1板块 向量 第1章 不止向量 1.1 有数据的地方,必有矩阵 1.2 有矩阵的地方,更有向量 1.3 有向量的地方,就有几何 1.4 有几何的地方,皆有空间 1.5 有数据的地方,定有统计 第2章 向量运算 2.1 向量:多面手 2.2 行向量、列向量 2.3 向量长度:模,欧氏距离,L2范数 2.4 加减法:对应位置元素分别相加减 2.5 标量乘法:向量缩放 2.6 向量内积:结果为标量 2.7 向量夹角:反余弦 2.8 余弦相似度和余弦距离 2.9 向量积:结果为向量 2.10 逐项积:对应元素分别相乘 2.11 张量积:张起网格面 第3章 向量范数 3.1 LP范数:L2范数的推广 3.2 LP范数和超椭圆的联系 3.3 L1范数:旋转正方形 3.4 L2范数:正圆 3.5 L∞范数:正方形 3.6 再谈距离度量 第2板块 矩阵 第十章 矩阵 4.1 矩阵:一个不平凡的表格 4.2 矩阵形状:每种形状都有特殊用途 4.3 基本运算:加减和标量乘法 4.4 广播原则 4.5 矩阵乘法:线性代数的运算核心 4.6 两个视角解剖矩阵乘法 4.7 转置:绕主对角线镜像 4.8 矩阵逆:“相当于”除法运算 4.9 迹:主对角元素之和 4.10 逐项积:对应元素相乘 4.11 行列式:将矩阵映射到标量值 第5章 矩阵乘法 5.1 矩阵乘法:形态丰富多样 5.2 向量和向量 5.3 再聊全1列向量 5.4 矩阵乘向量:线性方程组 5.5 向量乘矩阵乘向量:二次型 5.6 方阵乘方阵:矩阵分解 5.7 对角阵:批量缩放 5.8 置换矩阵:调换元素顺序 5.9 矩阵乘向量:映射到一维 5.10 矩阵乘矩阵:映射到多维 5.11 长方阵:奇异值分解、格拉姆矩阵、张量积 5.12 爱因斯坦求和约定 5.13 矩阵乘法的几个雷区 第6章 分块矩阵 6.1 分块矩阵:横平竖直切豆腐 6.2 矩阵乘法第一视角:标量积展开 6.3 矩阵乘法第二视角:外积展开 6.4 矩阵乘法更多视角:分块多样化 6.5 分块矩阵的逆 6.6 克罗内克积:矩阵张量积 第3板块 向量空间 第7章 向量空间 7.1 向量空间:从直角坐标系说起 7.2 给向量空间涂颜色:RGB色卡 7.3 张成空间:线性组合红、绿、蓝三原色 7.4 线性无关:红色和绿色,调不出青色 7.5 非正交基底:青色、品红、黄色 7.6 基底转换:从红、绿、蓝,到青色、品红、黄色 第8章 几何变换 8.1 线性变换:线性空间到自身的线性映射 8.2 平移:仿射变换,原点变动 8.3 缩放:对角阵 8.4 旋转:行列式值为 8.5 镜像:行列式值为负 8.6 投影:降维操作 8.7 再谈行列式值:几何视角 第9章 正交投影 9.1 标量投影:结果为标量 9.2 向量投影:结果为向量 9.3 正交矩阵:一个规范正交基 9.4 规范正交基性质 9.5 再谈镜像:从投影视角 9.6 格拉姆-施密特正交化 9.7 投影视角看回归 第10章 数据投影 10.1 从一个矩阵乘法运算说起 10.2 二次投影+层层叠加 10.3 二特征数据投影:标准正交基 10.4 二特征数据投影:规范正交基 10.5 四特征数据投影:标准正交基 10.6 四特征数据投影:规范正交基 10.7 数据正交化 第4板块 矩阵分解 第11章 矩阵分解 11.1 矩阵分解:类似因式分解 11.2 LU分解:上下三角 11.3 Cholesky分解:适用于正定矩阵 11.4 QR分解:正交化 11.5 特征值分解:刻画矩阵映射的特征 11.6 奇异值分解;适用于任何实数矩阵 第12章 Cholesky分解 12.1 Cholesky分解 12.2 正定矩阵才可以进行Chy分解 12.3 几何角度:开合 12.4 几何变换:缩放→开合 12.5 推广到三维空间 12.6 从格拉姆矩阵到相似度矩阵 第13章 特征值分解 13.1 几何角度看特征值分解 13.2 旋转→缩放→旋转 13.3 再谈行列式值和线性变换 13.4 对角化、谱分解 13.5 聊聊特征值 13.6 特征值分解中的复数现象 第14章 深入特征值分解 14.1 方阵开方 14.2 矩阵指数:幂级数的推广 14.3 斐波那契数列:求通项式 14.4 马尔科夫过程的平稳状态 14.5 瑞利商 14.6 再谈椭圆:特征值分解 第15章 奇异值分解 15.1 几何视角:旋转→缩放→旋转 15.2 不同类型SVD分解 15.3 左奇异向量矩阵U 15.4 右奇异向量矩阵V 15.5 两个视角:投影和数据叠加 第16章 深入奇异值分解章 16.1 完全型:U为方阵 16.2 经济型:S去掉零矩阵,变方阵 16.3 紧凑型:非满秩 16.4 截断型:近似 16.5 数据 |