微积分基础
这条学习路径的核心逻辑很简单:先在局部描述变化,再将其累积为全局结果。
- 极限:确立局部行为与连续性。
- 导数:量化瞬时变化率。
- 积分:累积数量,并与导数建立联系。
- 梯度与梯度下降:将变化概念推广至多变量场景。
- 优化:利用导数指导决策。
- 神经网络中的优化:将上述机制应用于学习系统。
开始前需要什么?
先熟悉方程变形、函数定义域与图像,以及幂、对数和三角函数(三角函数中的角度用弧度)。从单变量微积分入手;进入梯度和多参数问题时,再用到向量与线性代数。
用一个算例串起这些概念
设位置为 米,时间 以秒计。差商为:
令 ,得到速度 米每秒。从第 1 秒到第 3 秒,对速度积分得到位移 米。这是有符号的位移,不一定是总路程;若运动改变方向,路程应对 积分。
微积分基本定理把两种运算联系起来:若 在 上连续,则 在区间内部的导数为 ;对任意原函数 ,有 。连续性是这里的充分条件,不意味着所有函数都可导或可积。
优化时,导数为零只提供候选点: 满足 ,但零点不是极值点。在闭区间上,还应检查端点和不可导的点。