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ラビットチャレンジレポート_応用数学

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第1章:線形代数

スカラーとベクトル
スカラー:普通の数
ベクトル:大きさに加え向きを持つ

固有値と固有ベクトル:
ある行列Aに対して,以下のような式が成り立つような,特殊なベクトル$\vec{x}$と,右辺の係数λがある。
この特殊なベクトル$\vec{x}$とその係数λを,行列Aに対する固有ベクトル,固有値という。
$$A\vec{x} = λ\vec{x}$$

行列を、固有値と固有ベクトルを使って分解することを固有値分解という。
分解することで行列の累乗計算が容易になる等の利点がある。

第2章:確率・統計

頻度関数とベイズ関数
確率は大きく分けて頻度確率(客観確率)とベイズ確率(主観確率)に分けられる。

条件付確率
ある事象Aがすでに起こっているとしたときに、事象Bが発生する確率
$$P(B|A)=P(B∩A)P(A)$$

AとBが独立事象であるならば
$$P(B∩A)=P(A)P(B)$$

確率変数Xの確率分布
変数Xの取りうる値x1,x2,...,xnに対して、それぞれ確率p1,p2,...,pnのとき、変数Xを確率変数という。また、XからPへの対応関係を、確率変数Xの確率分布という。
$$\sum_{n=1}^k x_ip_i$ $

確率変数が連続値をとる場合
$$∫X(x)p(x)dx$$

分散:データの散らばり具合
$$V(X)=E(X^2)−(E(X))^2$$

共分散:2つのデータ系列の傾向の違い 
$$Cov(f,g)=E(fg)−E(f)E(g)$$

標準偏差:
$$σ=\sqrt{V(X)}$$

ベイズの定理:
条件付き確率。ある事象X=Aが与えられたもとでY=Bとなる確率について、以下の定理が成り立つ。
$$P(B | A)=\dfrac{P(A | B)P(B)}{P(A)}$$

ベルヌーイ分布:
確率関数 $P(X=x)=P^x(1-p)^{1-x}$
で与えられ、その期待値は $P$、分散は $p(1-P)$ である

二項分布:
ベルヌーイ分布の多試行版

第3章:情報理論

自己情報量:
ある事象xの発生確率がP(x)であるときの情報量のこと。
事象xが起ることの情報量は次のように定義される。
$$-log_2P(x)$$

エントロピー(平均情報量):
自己情報量の期待値。
離散確率変数Xにおいて、X=xとなる確率がP(x)nのとき、確率変数Xのエントロピー は次のように定義される。
$$H(X)=-\sum_{x} p(X)log_2P(x)$$

交差エントロピー:
2つの確率分布p(x),q(x)の交差エントロピーは次のように定義される。
$$H(p,q)=-\sum_{x} p(X)log_2q(x)$$

KLダイバージェンス:
2つの確率分布p(x),q(x)に対して、次のように定義される量のこと。
$$D(p||q)=\sum_{x} p(X)log_2(p(x)/q(x))$$
2つの確率分布p(x),q(x)が全く同じ分布のとき、最小値0をとる。

この記事の参考図書
「機械学習のエッセンス」 加藤公一
「入門線形代数」 三宅敏恒

~Fin~

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