分类目录归档:math

样条函数

样条(spline)通常是指分段定义的多项式参数曲线

样条函数是一种由分段多项式拼接而成的平滑函数,可用于逼近或插值数据

常见的样条函数:

线性样条 二次样条 三次样条 B样条(B-spline)
每个子区间上使用一阶多项式,即直线段<br><br>它们在节点处具有零阶连续性,即函数值连续,但导数不连续 在每个子区间上使用二阶多项式<br><br>在节点处通常要求函数值和一阶导数连续 在每个子区间上使用三阶多项式<br><br>在节点处要求函数值、一阶导数和二阶导数都连续

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NP-Hard问题

1 基本概念

P问题:能在多项式时间内解决的问题,比如快速排序/冒泡排序

NP问题:能在多项式时间内验证得出一个正确解的问题(不确保在多项式时间内找到答案)

NP-Complete(NPC)问题:属于NP问题,其他所有属于NP的问题都可以规约成它

规约(Reduction):将问题A转化为问题B,使用问题B的解来解问题A

如果问题A可规约为问题B,说明问题B的时间复杂度要大于或等于问题A的时间复杂度,即问题B的难度一般要比问题A大(毕竟B答案能解A,A不一定能解

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傅里叶变换

1 傅里叶变换

1.1 基本定义

传统傅里叶变换的定义为(积分形式):$F(\omega)=\mathcal{F}{f(t)}=\int f(t)e^{-i\omega t}dt$

传统逆傅里叶变换的定义为(积分形式):$f(t)=\mathcal{F}^{-1}{F(\omega)}=\frac{1}{2\pi}\int F(\omega)e^{i\omega t}d\omega$

卷积定理:函数卷积的傅里叶变换是函数傅立叶变换的乘积 $$f\ast g=\mathcal{F}^{

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随机矩阵理论

随机矩阵:元素为随机变量的矩阵,属于概率论与矩阵分析的交叉领域

系综:对符合某种分布的随机变量进行多次取值,得到的矩阵集合

具有统计独立性的实或复矩阵系综,在基变换下分布具有不变性,如果变换是正交的(orthogonal)、酉的(unitary)或辛的(symplectic),则分别得到高斯正交系综(Gaussian Orthogonal Ensemble,GOE),高斯酉系综(Gaussian Unitary Ensemble,GUE)或高斯辛系综(Gaussian Symplectic Ensemble,GSE)

此处可先简单理解为,酉变换是实数域的正交变换在复数域上的拓展。对应关系

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图论基础

图论起源:柯尼斯堡七桥问题

1 基础概念

图 (graph) 常用$G=(V,E)$表示,其中$V$表示顶点/节点的集合,$E$表示边的集合

相邻的 (adjacent)/关联的 (incident)

  • 边两端的顶点和边的关系是关联的或相邻的
  • 通过边相连接的两个顶点之间的关系是相邻的

顶点的度 (degree):与该顶点关联的边的条数。

  • 对于有向图来说,以一个顶点为起点的边的

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概率论基础

1 有偏方差VS无偏方差

有偏样本方差:$Var=\frac{1}{n}\Sigma_{i=1}^n(X_i-X_{mean})^2$

无偏样本方差:$Var=\frac{1}{n-1}\Sigma_{i=1}^n(X_i-X_{mean})^2$

当数据量较少时,无偏样本方差更合理;当数据量较大时,二者不存在明显差异

Python相关方差计算

  • numpy包中默认计算方差是有偏的,无偏计算需要设定参数ddof=1
  • pandas包中默认计算方差是无偏的,有偏计算需要设定参数ddof=0

2 条件概率密度函数

定义随机变量$X$的概率

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信息论基础

1 信息

信息是不确定性的减少或消除——香农

对于随机变量$X$来说,其取值可能为${x_0,x_1,...,x_n}$

假设变量$X$对应的概率分布为$p$,则$X=x_0$的信息量为 $$I(x_0)=-log(p(x_0))$$

2 熵

熵(entropy)度量了事物的不确定性

不确定越高的事物,它的熵就越大。

随机变量X的熵可以表示如下:

$$H(X)=-\Sigma_{i=1}^np_ilog(p_i)$$

  • 其中$n$表示$X$的所有

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线性代数基础

1 Kronecker 乘积

两个矩阵的 Kronecker 乘积 kron(X,Y)X 的元素与 Y 的元素的所有可能乘积构成的较大矩阵。如果 X 为 m×n 且 Y 为 p×q,则 kron(X,Y) 为 mp×nq。元素以特定方式排列,呈现 X 的每个元素分别与整个矩阵 Y 相乘的结果。

X = [1   2 3   4];
I = eye(2,2);
kron(X,I)
% result
ans =

     1     0     2     0
     0     1     0     2
     3     

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