人工智能——常用数学基础之线代中的矩阵-1. 矩阵的本质:

时间:2024-07-08 07:14:30

矩阵本质上是一种数学结构,它由按照特定规则排列的数字组成,通常被表示为一个二维数组。矩阵可以用于描述一组数据,或者表示某种关系,比如线性变换。

在人工智能中,矩阵常被用来表示数据集合,例如图像的像素值、文本的词频、用户行为等。通过矩阵,可以将这些复杂的数据结构化,并进行进一步的分析和处理。

矩阵(Matrix):矩阵是数值的矩形阵列,通过特定的运算规则(如矩阵乘法),在数学、科学及工程领域中实现数据变换和问题解决的关键工具。
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一、定义

矩阵是一个数值的矩形阵列,它在数学、物理学、工程学和计算机科学等多个领域中都有广泛应用。矩阵由行和列组成,每个元素在矩阵中都有确定的位置。

二、符号表示

矩阵通常用大写的粗体字母表示,例如A、B、C等。矩阵的尺寸由其行数和列数决定,一个m×n的矩阵表示它有m行和n列。

矩阵中的每个数值被称为元素。元素的位置由其所在的行和列决定,通常用下标表示。例如,在矩阵A中,第i行第j列的元素可以表示为A[i][j]。

三、矩阵乘法

矩阵乘法是一种特殊的运算,不同于常规的元素间乘法。对于两个矩阵A和B,只有当A的列数等于B的行数时,它们才能进行矩阵乘法。结果矩阵C的尺寸是A的行数乘以B的列数。

矩阵乘法的计算遵循以下步骤:

验证矩阵A的列数是否等于矩阵B的行数。如果不相等,则无法进行矩阵乘法。

创建一个新的矩阵C,其行数与矩阵A相同,列数与矩阵B相同。

对于矩阵C中的每个元素C[i][j],计算它是矩阵A的第i行与矩阵B的第j列的对应元素乘积之和。即,C[i][j] = A[i][k1] * B[k1][j] + A[i][k2] * B[k2][j] + … + A[i][kn] * B[kn][j],其中k1, k2, …, kn是矩阵A的列索引或矩阵B的行索引。
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点积(Dot Product):点积作为向量间的一种基本运算,通过对应元素相乘后求和来刻画两向量的相似度和方向关系。
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