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【机器学习】因微知著,穷数通灵:微积分与机器学习的量化之美

1.1.1 多重积分的基本组成 二重积分(Double Integral): 用于计算二维区域上的累积量,通常表示为: \iint_{D} f(x, y) \, dx \, dy 其中, D...三重积分(Triple Integral): 用于计算三维区域上的累积量,通常表示为: \iiint_{D} f(x, y, z) \, dx \, dy \, dz 其中, D 是三维积分区域...多重积分作为微积分的一个重要分支,最早应用于物理学中的体积和质量计算。随着数学理论的不断发展,黎曼积分、勒贝格积分等不同定义的出现,使多重积分的计算更加严谨和广泛。...这些网络的动态行为和学习过程可以用微分方程描述,以提升模型的理解和性能。...3.1.4 结果解读 积分结果 通过Python的scipy.integrate.dblquad函数,我们计算了函数 f(x, y) = x^2 + y^2 在单位圆 D 上的二重积分,结果为

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向量微积分一文速通:从曲线积分到曲面积分

左面是闭合的区域D,右面是构成这个区域D的两个闭合线 是平面区域上的斯托克斯定理的特例。格林公式可以用来计算平面区域上的二重积分,也可以用来计算闭合曲线上的曲线积分。...∬D 表示在区域D上的二重积分。 ∂Q/∂x 和 ∂P/∂y 分别表示函数Q和P对变量x和y的偏导数。 格林公式可以用来计算平面区域的面积。...推导的时候也一样,就是取一个小面 n是分隔多少块的小格子,右面是黎曼和,只有无限的时候才是和原函数相等。...比如计算一个向量场穿过一个曲面的通量。 ∬_S F·dS 参数方程法: 将曲面用参数方程表示,然后将积分转化为二重积分。...斯托克斯定理就是将这个直观的物理现象用数学语言描述出来。 旋度: 想象一个向量场,就像是一片流动的水。如果水在某个区域内旋转,那么这个区域就有一个旋度。旋度越大,旋转越剧烈。

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    多变量微积分笔记10——二重积分的应用

    假设函数 f(x,y) 在区域 D 上连续,则其二重积分定义为:∬Df(x,y) dx dy其中,区域 D 是平面上一个有界区域,函数 f(x,y) 在 D 上连续,且积分的过程是先对 x 积分,再对 ...几何意义:面积:若 f(x,y)=1,则二重积分表示区域 D 的面积。质量:若 f(x,y) 表示质量密度,则二重积分表示区域 D 上的总质量。...计算平面区域的面积在平面区域 D 上,若 f(x,y)=1,则二重积分就变成了计算该区域的面积。假设区域 D 是由 x 和 y 组成的矩形或其他几何形状,可以通过二重积分求解其面积。...计算质量若某区域 D 上的物体的质量分布是连续的,且密度函数为 f(x,y),则该区域的总质量可以通过二重积分来计算:M=∬Df(x,y) dx dy例如,若密度函数为 f(x,y)=2x+3y,且区域...掌握二重积分的应用,可以帮助我们更好地解决实际问题,尤其在物理、工程和经济领域中有着不可替代的作用。通过掌握直角坐标和极坐标下的二重积分技巧,我们能够高效地进行各种复杂的积分计算。

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    从不定积分到斯托克斯公式

    还有一大类是分式积分 大概就是这么多,后面转入了定积分的世界,事实上,按照课程设置定积分的意思就是定积分-黎曼和的极限 ,定积分在曲线长度中的基本概念,我们发现定义是有了,但是计算太复杂了,接着牛顿莱布尼兹定理才把定积分和不定积分连在一起...严谨的来说,书里面现在引入的是多元函数的概念,反正就是和上册差不多(差得多),重点要知道一文速通多元函数.上 因为只关心后面积分学要用到的内容。...先看一重和二重的 三重的就是这样的,二重的是一长条 对比 三重的Ω区域是空间闭区域!!!是空间里面的。 知道概念就开始计算,没错,和上面一样也是累次积分,但是这里有些小讲究。...第一类是在XOY平面闭区域。这样的闭区域也常称为类型 I 区域 计算的时候是这样的,因为几何是计算的质量,这里也就是使用质量来说明了。...如果一个区域,也就是曲面积分是由这个所谓的闭曲面就是外面的一个盖子围成: 示意图 上的三重积分可通过其外侧表面上的曲面积分来计算 斯托克斯公式讲的是将作用在曲面边界的力F沿X轴Y轴Z轴三个方向分解,其中

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    曲线积分:沿着曲线的积分

    ∫_C F(x,y)·dr C为积分路径,F(x,y)为向量场,dr为曲线C上的微元向量,·表示向量点积。 参数方程法: 将曲线C用参数方程表示,然后将曲线积分转化为定积分。...格林公式: 对于闭合曲线上的第二型曲线积分,可以利用格林公式将其转化为二重积分。 格林公式告诉我们,在一定条件下,我们可以将一个闭合曲线的线积分转化为一个平面区域的二重积分。...格林公式将复杂的曲线积分转化为相对简单的二重积分。当曲线积分的计算比较困难时,通过格林公式,我们可以将积分区域转化为平面区域,从而简化计算过程。...设D为平面上的一个简单区域,C是D的正向光滑闭曲线,P(x,y)和Q(x,y)在D上具有连续的一阶偏导数,则有: ∮C Pdx + Qdy = ∬D (∂Q/∂x - ∂P/∂y)dxdy 其中: ∮C...表示沿闭曲线C的线积分 ∬D 表示在区域D上的二重积分 ∂Q/∂x 和 ∂P/∂y 分别表示函数Q和P对变量x和y的偏导数 格林公式只适用于简单区域和光滑闭曲线。

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    世界上最好的语言PHP:我也可以用OpenCV搞计算机视觉

    由于更普遍使用的编程语言是:C / C ++、Python 2/3、Lua 和 Matlab,以及框架:Caffe、TensorFlow、Torch。...因此在编程语言和框架上的大量细分选择使得找到你所需要的,并集成到项目中的过程变得更加复杂。...它会发生这样的情况,imread(在 php、c ++ 和 python 中)不是以 RGB 格式加载图像,而是 BGR 格式。...人脸标记/特征点 当我开始熟悉 OpenCV 时,我经常看到一些人的照片,这些照片上的点标记着眼睛、鼻子、嘴唇等。我想自己重复这个实验,但在 OpenCV 的 Python 版本中并没有实现。...它需要两个参数:指向 .prototxt 和 .caffemodel 文件的路径。prototxt 文件中有模型的描述,而在 caffemodel 中有模型训练期间计算的权重。

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    数学要多好才能学好编程?

    初入职场的程序员小伙伴,经常会存在一个疑问,数学对于程序员来说重要吗? 为什么在工作中并没有感觉到真正用到了那些高大上的数学知识? 最最重要的是,数学真的好无聊,又枯燥难学。...小伙伴们要知道,编程的世界不是只有增删改查,while和if。 之所以会觉得数学不重要,是因为在工作中没有哪行代码会明确表示用了数学中的哪个公式。...不管小伙伴对数学是喜欢还是拒绝,看完大雄今天推荐的内容,一定都能感受到数学的震撼、霸气和那独属于数学的美。 1 三角形内角和为180º ? 2 多边形外角和为360º ?...15 sin和cos的追逐游戏 ? 16 正弦余弦的空间展示 ? 17 正切线 ? 18 圆和三角函数 ? 19 双曲线 ? 20 圆锥曲线 ? 21 单叶双曲面 ? 22 矩阵转置 ?...27 心形线(当两个圆半径相等时的圆外旋轮线) ? 28 定积分的近似计算 ? 29 二重积分的黎曼和 ? 30 科赫曲线(雪花曲线) ? ? 31 Dragon curve ?

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    每日一练5.30

    接力题典 1800 重积分 第一节 二重积分 重要的知识点: (1)二重积分的极限表示形式,设 D=\{(x,y)|0\leq x\leq1 ,0\leq y\leq 1\} ,有 \underset...:假设D为平面一个区域,而 f(x,y) 在D上连续,A表示其区域面积,则 必然存在 \xi,\eta\in D ,使得 \iint\limits_{D}{f(x,y)}dxdy=f(\xi,\eta)...A (3)二重积分的计算方法(直角坐标法):严格来分就是 x 型和 y 型, 1. x 型:假设 D=\{(x,y)|a\leq x\leq b,\varphi_{1}(x)\leq y\leq \varphi...,主要利用积分的计算方法,直角坐标和极坐标,注意应用的条件,一般带有绝对值的函数求 二重积分,注意区间的划分。...其次注意与积分中值定理的结合求极限。还有一个就是二重积分的定义问题。有问题欢迎 留言,谢谢大家的支持, 作者:小熊 知乎平台:baby 微信平台:机械灰灰 写作日期:5.30

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    丘成桐得意门生顾险峰:机器学习解决不了的医学图像问题,如何用几何方法来攻克?

    丘成桐先生和顾险峰博士团队,将微分几何,代数拓扑,黎曼面理论,偏微分方程与计算机科学相结合,创立跨领域学科“计算共形几何”,并广泛应用于计算机图形学,计算机视觉,几何建模,无线传感器网络,医学图像等领域...在我们之前也有很多人研究过计算复变函数。我们和前人最大的区别是,之前的人是做平面区域之间的保角变换,现在我们是做曲面之间的变换。...另一方面,随着GPU的发展,计算能力空前高涨。一些以前非常困难的几何偏微分方程的求解变得相对容易,在个人电脑上PC上就可以很容易地进行计算。...这里的困难在于,第一个如何把实际问题看透,翻译成数学语言;第二个如何把数学理论看透,翻译成计算机语言。 我们也试图用机器学习的方法做其中的一些问题,发现非常困难。...我们知道曲面到平面区域的微分同胚有无穷多个,这些微分同胚构成的空间是无穷多维,所以很难控制;从曲面到平面的黎曼映照也有无穷多个,但是所有的黎曼映照构成的空间只有三维。

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    【数学家】牛顿-莱布尼茨公式

    牛顿-莱布尼茨公式的内容是一个连续函数在区间 [ a,b ] 上的定积分等于它的任意一个原函数在区间[ a,b ]上的增量。...牛顿-莱布尼茨公式给定积分提供了一个有效而简便的计算方法,大大简化了定积分的计算过程。 ? 定义 如果函数 ? 在区间 ? 上连续,并且存在原函数 ? , 则 ?...上可积; (2)在区间 ? 上存在原函数 ? ; 则 ? 公式推导 推导一 定义一个变上限积分函数 ? ,让函数 ? 获得增量 ? ,则对应的函数增量 ?...定理推广 二重积分形式 设函数 ? 在矩形区域 ? 上连续,如果存在一个二元函数 ? ,使得 ? , 则二重积分 ? 曲线积分形式 设D为单连通区域, ?...与格林公式和高斯公式的联系 ? 与 ? 在区域D上有连续的一阶偏导数,若存在一个二元函数 ? ,使得 ? 在区域D中任意取两个点 ? ,则对连接 ?

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    每日一练6.27

    接力题典 1800 曲线与曲面积分 第四节 对坐标的的曲面积分 知识点: (1)性质:对称性 (2)计算方法:二重积分法、高斯公式 1.计算 \iint\limits_{\Sigma}x^2dydz+y...解:首先由对称性,得 \iint\limits_{\Sigma}y^2dzdx=0 ,所以记原式 =I ,曲面 \Sigma 在平面 yOz 上的 投影区域为 D:y^2+(z-\frac{1}{2})...}=\frac{\pi}{8}-\frac{1}{16}\times\frac{1}{2}\times\frac{\pi}{2}=\frac{7\pi}{64} 解题技巧:首先利用曲面积分性质,其次用高斯公式化简...解:利用补面,令 \Sigma_{0}:z=0(x^2+y^2\leq 4) ,取上侧,则 I=(\underset{\Sigma+\Sigma_{0}}{\iint}-\iint\limits_{\Sigma...解题技巧:遇到非完整的面可以先进行补面,而后利用高斯公式简化,其次还要去除补面的另一侧,注意二重积分三重积分的计算。 感谢大家的关注,喜欢的点个赞,有问题留言。 作者:小熊 写作日期:6.27

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    用机器学习构建O(N)复杂度的排序算法,可在GPU和TPU上加速计算

    中国科技大学和兰州大学等研究者提出了一种基于机器学习的排序算法,它能实现 O(N) 的时间复杂度,且可以在 GPU 和 TPU 上高效地实现并行计算。...这篇论文在 Reddit 上也有所争议,我们也希望机器学习能在更多的基础算法上展现出更优秀的性能。 排序,作为数据上的基础运算,从计算伊始就有着极大的吸引力。...FuxiSort 能够在随机非偏态(non-skewed)数据集上用 377 秒完成 100TB 的 Daytona GraySort 基准,在偏态数据集上的耗时是 510 秒,而在 Indy GraySort...在这之后,机器学习算法被广泛应用到了多种领域例如人类视觉、自然语言理解、医学图像处理等,并取得了很高的成就。 由人类大脑结构启发而来的神经网络方法拥有输入层、输出层和隐藏层。...例如如果数据序列服从高斯分布且我们只使用一个隐藏神经元,那么计算复杂度就为 log(N)。特别地,我们也可以用多个神经元拟合高斯分布,神经元的数量依赖于机器学习方法。

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    【笔记】《计算机图形学》(14)——采样

    勒贝格积分比黎曼积分要复杂得多,最基础的理解就是黎曼积分使用宽度无穷小的梯形的面积和来计算积分,这个相同的宽度(宽度这个词是不是能联想到测度了)如果将其理解为一个常值函数,那么勒贝格积分就是使用不同的函数来作为这个梯形的底...利用多组不同简单函数而不是黎曼积分中的常值函数来做底让我们不仅可以更准确地逼近目标函数,还可以计算高维空间中那些难以用常值衡量“宽度”的函数积分。...显然,由于涉及到了测度的概念,勒贝格积分的计算会比黎曼积分困难许多,幸运的是,勒贝格积分得到的结果与黎曼积分结果是一样的,因此对于那些黎曼可积的函数,我们仍然可以用方便计算的黎曼积分处理。...,然后就可以用一样的方法进行计算了。...这些随机序列能够保证在区域中的每个块上都有接近数量的采样点分布,但是由于摒弃随机性因此有些时候会导致意想不到的走样,由于使用的是预生成的固定序列因此这种方法可以降低计算随机数的消耗。

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    物理还未发现,100多年前黎曼已先知先觉!(5k字)

    上世纪,科学家弗里曼.戴森(就是那个提出戴森球的科学家)发现素数在黎曼函数非平凡零点上的分布规律,和原子核外轨道能级的分布规律是一致的。 ?...150年前,黎曼给出的数学构架很可能是物理研究的新突破口。 ? 希尔伯特和另外一个数学家波利亚,曾经提出过另一个猜想,认为黎曼函数非平凡零点上的某些数的分布规律对应于真实世界中某一个物理体系。...第一个命题,黎曼指出了非平凡零点的个数,且十分肯定其分布在实部大于0但是小于1的带状区域上。 第二个命题,黎曼提出所有非平凡零点都几乎全部位于实部等于1/2的直线上。从表达式: ?...运用这一术语,黎曼猜想也可以表述为:黎曼ζ 函数的所有非平凡零点都位于 critical line 上。 第三个命题,黎曼用十分谨慎的语气写到:很可能所有非平凡零点都全部位于实部等于1/2的直线上。...自然《科学方法:统计错误》统计有效性的“黄金标准”P值并不可靠,20190508Wed 12.零假设显著性检验NHST标准P值的诞生和计算、滥用到弃用,20190508Wed 13.统计学频率学派与贝叶斯学派之概述

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    素数那些事

    运用这一术语,黎曼猜想也可以表述为:黎曼ζ 函数的所有非平凡零点都位于 critical line 上。...猜想最新进展 荷兰三位数学家J.van de Lune,H.J.Riele te以及D.T.Winter利用 电子计算机来检验黎曼的假设,他们对最初的2亿个齐打函数的零点检验,证明黎曼的假设是对的。...他们在1981年宣布他们的结果,目前他们还继续用电子计算机检验底下的一些零点。...文章 的作者根据这个公式的几何意义以及 cos函数的零点性质,直接推导出来No(T)=N(T),即证明了区域内的零点全部落在临界线上。...实际上,只要跳出解析数论来看黎曼手稿,就能清楚地看到,黎曼用 复分析的几何思想严格地证明了现代所说的“黎曼猜想”。这也许是数学史上最大的冤案。

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    素数之魂——黎曼和他的伟大猜想

    关于那些非平凡零点,容易证明的结果只有一个,那就是它们都分布在一个带状区域上,但黎曼认为它们的分布要比这个容易证明的结果齐整得多,他猜测它们全都位于该带状区域正中央的一条直线上,这就是所谓的黎曼猜想。...这其中第一个阶段性成果出现在黎曼猜想问世三十七年后的1896年。我们在前面提到过,关于黎曼ζ函数的非平凡零点,容易证明的结果只有一个,那就是它们都分布在一个带状区域上。那个阶段性成果是什么呢?...粗看起来,这似乎是很微不足道的成果,一个带状区域的边界跟它的内部相比,从面积上讲比例实际上是零。...这个结果用数学语言来说,就是包含临界线的无论多么窄的带状区域都包含了黎曼ζ函数的几乎所有非平凡零点。...美国数学家蒙哥马利曾经表示,如果有魔鬼答应让数学家们用自己的灵魂来换取一个数学命题的证明,多数数学家想要换取的将会是黎曼猜想的证明。

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    22届考研模拟卷(公共数学二)汇总

    ,我没证 题目里说了 f(x) 是定义在 [0,1] 上的函数,等式又是建立在该函数上的 那么显然有界,否则等式不成立 证明有界性也很不难,答案用的中值定理,我惊了 已知结论和递推关系,...和李三最后一套里的微分方程差不多,齐次型化简 全微分求偏积分还原原函数,然后计算一个二重积分 这里要先用三角恒等变形化简,否则会很痛苦 和20年数一的证明题类似,第一问直接用拉格朗日分段估计 第二问凑微分分布积分还原...多元函数最值,先找区域内的驻点,在找边缘上的极值 因为有三条曲线的约束,关于 x=0 的可以直接令 x=0 然后在线上找 对于 x^2 + y^2 = 16 也可以直接令,然后在线上找...=0 的对称区域上,这也是不错的思路 然后就可以把 \sin x 换元成 u 解一个有理函数定积分,根式换元后,可以凑微分分部积分(最快) 也可以三角换元 关于 y=-x 对称的两个变量必有...微分不等式,做差,找初值,判单调性 二重积分,对称性化简积分区域,拆积分区域去绝对值,常规题 利用对角阵反向构造原矩阵,简单题 卷七 选择题 简单题 11月21号每日一题 简单题 简单题 通解形式反向构造

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    82岁的北大教授证明了黎曼猜想?

    在去年 9 月的一次学术讲座上,李忠教授曾以《数学的新黄金时代》为题,论述了计算机在数学领域的利用以及数学与计算机的相关联性,并就四色问题、NP 问题、黎曼猜想等用计算机解决的问题或与计算机有关的数学问题进行论证...不过 @gujurat 表示,用厄米特矩阵特征值来表征黎曼函数的想法早已有之,也是现在被尝试很多的一个方法。从这个观点来看,Reich 定理可能确实与之有关。...暂时来看细节上可能有问题,但至少能提供一个可能的研究方向。 ▌关于黎曼猜想 黎曼猜想(或称黎曼假设)是关于黎曼ζ函数ζ(s)的零点分布的猜想,由数学家波恩哈德·黎曼于1859 年提出。...然而到了证明黎曼猜想的部分, 从试图用数学解释 “精细结构常数” (这个物理常数的数值其实跟能标有关, 并非数学意义上的常数) 这个本身就很突兀的努力, 突兀地转到以一张透明片的篇幅宣称证明黎曼猜想,这一刻...而且哪怕姑妄读之,推特上也已有读者注意到,整个过程没有用到黎曼 ζ 函数的任何特殊性质,从而要么是错误的, 要么适用于在所讨论区域内解析性质相同的任何函数, 难不成所有那些函数的零点全归黎曼猜想管?

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    【中国计算机大会2017】丘成桐,沈向洋,李飞飞精彩演讲内容荟萃

    4、计算力学 – 六面体网格生成,叶状结构理论 我们也可以用同样的变化(保角映射)来产生六面体网格的生成和叶状结构理论。 ? 这是在一只兔子上找到的好的网格。...在计算机图形学领域的顶级会议ACM SIGGRAPH上发表论文53篇,在计算机视觉领域的ICCV和CVPR上发表论文55篇。2006年入选IEEE Fellow和ACM Fellow。...沿着这个方向继续做研究,他们迎来的下一个成果是稠密说明,就是在一幅图片中有很多个区域都会分配注意力,这样有可以有很多个不同的句子描述不同的区域,而不仅仅是用一个句子描述整个场景。...在这里就用到了CNN模型和逻辑区域检测模型的结合,再加上一个语言模型,这样就可以对场景做稠密的标注。 ? 比如这张图里就可以生成,“有两个人坐在椅子上”、“有一头大象”、“有一棵树”等等 ?...虽然里面有错误,而且也远比不上莎士比亚的作品,但我们已经迈出了视觉和语言结合的第一步。 ? 而且,视觉和语言的结合并没有停留在静止的图像上,刚才的只是最新成果之一。

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