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矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程

矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程

作者:姜偉生
出版社:清華大學(xué)出版社出版時間:2023-06-01
開本: 16開 頁數(shù): 588
中 圖 價:¥180.6(7.0折) 定價  ¥258.0 登錄后可看到會員價
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矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程 版權(quán)信息

矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程 本書特色

這是一套前所未見的數(shù)學(xué)書,更是一套具備極高顏值的書。姜偉生博士自謙“小鎮(zhèn)做題家”,實際上他是國際著名金融企業(yè)的金融科技專家。很難想象一位以“術(shù)數(shù)”為業(yè)的金融家具備如此徹底的分享動機,同時,姜博士有著卓越的藝術(shù)品位和設(shè)計能力,不僅承擔(dān)了這套書的精深內(nèi)容,更承擔(dān)了全系圖書的整體設(shè)計。希望讀者從枯燥的常規(guī)數(shù)學(xué)書中解脫出來,賞心悅目地慢慢走入繽紛的數(shù)學(xué)宇宙。

矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程 內(nèi)容簡介

數(shù)據(jù)科學(xué)和機器學(xué)習(xí)已經(jīng)深度融合到我們生活的方方面面,而數(shù)學(xué)正是開啟未來大門的鑰匙。不是所 有人生來都握有一副好牌,但是掌握“數(shù)學(xué) 編程 機器學(xué)習(xí)”是**。這一次,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不再是為了考試、分數(shù)、升學(xué),而是投資時間、自我實現(xiàn)、面向未來。為了讓大家學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué),甚至愛上數(shù)學(xué), 在創(chuàng)作這套書時,作者盡量克服傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教材的各種弊端,讓大家學(xué)習(xí)時有興趣、看得懂、有思考、更自信、用得著。 鳶尾花書有三大板塊——編程、數(shù)學(xué)、實踐。數(shù)據(jù)科學(xué)、機器學(xué)習(xí)的各種算法離不開數(shù)學(xué),本冊《矩陣力量》是“數(shù)學(xué)”板塊的第 2 本,主要介紹常用線性代數(shù)工具。任何數(shù)學(xué)工具想要從一元推廣到多元,比如多元微積分、多元統(tǒng)計,都繞不開線性代數(shù)。 《矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解 微課 Python編程》共 25 章內(nèi)容,可以歸納為 7 大板塊:向量、矩陣、向量空間、矩陣分解、微積分、空間幾何、數(shù)據(jù)!毒仃嚵α浚壕性代數(shù)全彩圖解 微課 Python編程》在講解線性代數(shù)工具時,會穿插介紹其在數(shù)據(jù)科學(xué)和機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的應(yīng)用場景,讓大家學(xué)以致用!毒仃嚵α浚壕性代數(shù)全彩圖解 微課 Python編程》讀者群包括所有在工作中應(yīng)用數(shù)學(xué)的朋友,尤其適用于初級程序員進階,大學(xué)本科數(shù)學(xué)開竅,高級數(shù)據(jù)分析師,人工智能開發(fā)者。

矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程 目錄

緒論 1 第1章 不止向量 7
1.1 有數(shù)據(jù)的地方,必有矩陣 8
1.2 有矩陣的地方,更有向量 10
1.3 有向量的地方,就有幾何 12
1.4 有幾何的地方,皆有空間 17
1.5 有數(shù)據(jù)的地方,定有統(tǒng)計 20 第2章 向量運算 23
2.1 向量:多面手 25
2.2 行向量、列向量 27
2.3 向量長度:模,歐氏距離,L2范數(shù) 31
2.4 加減法:對應(yīng)位置元素分別相加減 35
2.5 標量乘法:向量縮放 36
2.6 向量內(nèi)積:結(jié)果為標量 37
2.7 向量夾角:反余弦 43
2.8 余弦相似度和余弦距離 45
2.9 向量積:結(jié)果為向量 47
2.10 逐項積:對應(yīng)元素分別相乘 50
2.11 張量積:張起網(wǎng)格面 51 第3章 向量范數(shù) 57
3.1 Lp范數(shù):L2范數(shù)的推廣 58
3.2 Lp范數(shù)和超橢圓的聯(lián)系 61
3.3 L1范數(shù):旋轉(zhuǎn)正方形 64
3.4 L2范數(shù):正圓 66
3.5 L∞范數(shù):正方形 69
3.6 再談距離度量 71 第4章 矩陣 77
4.1 矩陣:一個不平凡的表格 79
4.2 矩陣形狀:每種形狀都有特殊用途 81
4.3 基本運算:加減和標量乘法 85
4.4 廣播原則 86
4.5 矩陣乘法:線性代數(shù)的運算核心 88
4.6 兩個視角解剖矩陣乘法 90
4.7 轉(zhuǎn)置:繞主對角線鏡像 92
4.8 矩陣逆:“相當(dāng)于”除法運算 94
4.9 跡:主對角元素之和 95
4.10 逐項積:對應(yīng)元素相乘 97
4.11 行列式:將矩陣映射到標量值 98 第5章 矩陣乘法 105
5.1 矩陣乘法:形態(tài)豐富多樣 107
5.2 向量和向量 107
5.3 再聊全1列向量 112
5.4 矩陣乘向量:線性方程組 116
5.5 向量乘矩陣乘向量:二次型 120
5.6 方陣乘方陣:矩陣分解 123
5.7 對角陣:批量縮放 124
5.8 置換矩陣:調(diào)換元素順序 127
5.9 矩陣乘向量:映射到一維 128
5.10 矩陣乘矩陣:映射到多維 130
5.11 長方陣:奇異值分解、格拉姆矩陣、張量積 133
5.12 愛因斯坦求和約定 136
5.13 矩陣乘法的幾個雷區(qū) 138 第6章 分塊矩陣 143
6.1 分塊矩陣:橫平豎直切豆腐 145
6.2 矩陣乘法視角:標量積展開 149
6.3 矩陣乘法第二視角:外積展開 150
6.4 矩陣乘法更多視角:分塊多樣化 154
6.5 分塊矩陣的逆 160
6.6 克羅內(nèi)克積:矩陣張量積 160 第7章 向量空間 165
7.1 向量空間:從直角坐標系說起 166
7.2 給向量空間涂顏色:RGB色卡 178
7.3 張成空間:線性組合紅、綠、藍三原色 179
7.4 線性無關(guān):紅色和綠色,調(diào)不出青色 183
7.5 非正交基底:青色、品紅、黃色 184
7.6 基底轉(zhuǎn)換:從紅、綠、藍,到青色、品紅、黃色 187 第8章 幾何變換 189
8.1 線性變換:線性空間到自身的線性映射 191
8.2 平移:仿射變換,原點變動 195
8.3 縮放:對角陣 196
8.4 旋轉(zhuǎn):行列式值為1 200
8.5 鏡像:行列式值為負 205
8.6 投影:降維操作 207
8.7 再談行列式值:幾何視角 208 第9章 正交投影 215
9.1 標量投影:結(jié)果為標量 217
9.2 向量投影:結(jié)果為向量 218
9.3 正交矩陣:一個規(guī)范正交基 222
9.4 規(guī)范正交基性質(zhì) 226
9.5 再談鏡像:從投影視角 229
9.6 格拉姆-施密特正交化 231
9.7 投影視角看回歸 233 第10章 數(shù)據(jù)投影 241
10.1 從一個矩陣乘法運算說起 242
10.2 二次投影 層層疊加 245
10.3 二特征數(shù)據(jù)投影:標準正交基 249
10.4 二特征數(shù)據(jù)投影:規(guī)范正交基 254
10.5 四特征數(shù)據(jù)投影:標準正交基 259
10.6 四特征數(shù)據(jù)投影:規(guī)范正交基 263
10.7 數(shù)據(jù)正交化 269 第11章 矩陣分解 277
11.1 矩陣分解:類似因式分解 278
11.2 LU分解:上下三角 279
11.3 Cholesky分解:適用于正定矩陣 280
11.4 QR分解:正交化 282
11.5 特征值分解:刻畫矩陣映射的特征 286
11.6 奇異值分解:適用于任何實數(shù)矩陣 290
第12章 Cholesky分解 295 12.1 Cholesky分解 296
12.2 正定矩陣才可以進行Cholesky分解 297
12.3 幾何角度:開合 299
12.4 幾何變換:縮放 → 開合 302
12.5 推廣到三維空間 305
12.6 從格拉姆矩陣到相似度矩陣 309 第13章 特征值分解 313 13.1 幾何角度看特征值分解 315
13.2 旋轉(zhuǎn) → 縮放 → 旋轉(zhuǎn) 317
13.3 再談行列式值和線性變換 320
13.4 對角化、譜分解 323
13.5 聊聊特征值 328
13.6 特征值分解中的復(fù)數(shù)現(xiàn)象 330 第14章 深入特征值分解 333 14.1 方陣開方 334
14.2 矩陣指數(shù):冪級數(shù)的推廣 335
14.3 斐波那契數(shù)列:求通項式 337
14.4 馬爾科夫過程的平穩(wěn)狀態(tài) 339
14.5 瑞 利商 342
14.6 再談橢圓:特征值分解 346 第15章 奇異值分解 353
15.1 幾何視角:旋轉(zhuǎn) → 縮放 → 旋轉(zhuǎn) 355
15.2 不同類型SVD分解 359
15.3 左奇異向量矩陣U 360
15.4 右奇異向量矩陣V 363
15.5 兩個視角:投影和數(shù)據(jù)疊加 365 第16章 深入奇異值分解 369
16.1 完全型:U為方陣 371
16.2 經(jīng)濟型:S去掉零矩陣,變方陣 372
16.3 緊湊型:非滿秩 373
16.4 截斷型:近似 374
16.5 數(shù)據(jù)還原:層層疊加 375
16.6 估計與誤差:截斷型SVD 379
16.7 正交投影:數(shù)據(jù)正交化 382
第17章 多元函數(shù)微分 387
17.1 偏導(dǎo):特定方向的變化率 388
17.2 梯度向量:上山方向 392
17.3 法向量:垂直于切平面 396
17.4 方向性微分:函數(shù)任意方向的變化率 398
17.5 泰勒展開:一元到多元 402 第18章 拉格朗日乘子法 407
18.1 回顧優(yōu)化問題 408
18.2 等式約束條件 410
18.3 線性等式約束 414
18.4 非線性等式約束 415
18.5 不等式約束 417
18.6 再談特征值分解:優(yōu)化視角 420
18.7 再談SVD:優(yōu)化視角 423
18.8 矩陣范數(shù):矩陣 → 標量,矩陣“大小” 426
18.9 再談數(shù)據(jù)正交投影:優(yōu)化視角 428 第19章 直線到超平面 437
19.1 切向量:可以用來定義直線 438
19.2 法向量:定義直線、平面、超平面 441
19.3 超平面:一維直線和二維平面的推廣 443
19.4 平面與梯度向量 446
19.5 中垂線:用向量求解析式 451
19.6 用向量計算距離 453 第20章 再談圓錐曲線 457
20.1 無處不在的圓錐曲線 459
20.2 正圓:從單位圓到任意正圓 460
20.3 單位圓到旋轉(zhuǎn)橢圓:縮放 → 旋轉(zhuǎn) → 平移 463
20.4 多元高斯分布:矩陣分解、幾何變換、距離 468
20.5 從單位雙曲線到旋轉(zhuǎn)雙曲線 474
20.6 切線:構(gòu)造函數(shù),求梯度向量 476
20.7 法線:法向量垂直于切向量 479
第21章 曲面和正定性 481
21.1 正 定性 483
21.2 幾何視角看正定性 485
21.3 開口朝上拋物面:正定 486
第22章 數(shù)據(jù)與統(tǒng)計 501
22.1 統(tǒng)計 線性代數(shù):以鳶尾花數(shù)據(jù)為例 502
22.2 均值:線性代數(shù)視角 503
22.3 質(zhì)心:均值排列成向量 505
22.4 中心化:平移 508
22.5 分類數(shù)據(jù):加標簽 510
22.6 方差:均值向量沒有解釋的部分 512
22.7 協(xié)方差和相關(guān)性系數(shù) 514
22.8 協(xié)方差矩陣和相關(guān)性系數(shù)矩陣 517 第23章 數(shù)據(jù)空間 523
23.1 從數(shù)據(jù)矩陣X說起 524
23.2 向量空間:從SVD分解角度理解 527
23.3 緊湊型SVD分解:剔除零空間 529
23.4 幾何視角說空間 532
23.5 格拉姆矩陣:向量模、夾角余弦值的集合體 537
23.6 標準差向量:以數(shù)據(jù)質(zhì)心為起點 540
23.7 白話說空間:以鳶尾花數(shù)據(jù)為例 543 第24章 數(shù)據(jù)分解 549
24.1 為什么要分解矩陣? 550
24.2 QR分解:獲得正交系 555
24.3 Cholesky分解:找到列向量的坐標 557
24.4 特征值分解:獲得行空間和零空間 559
24.5 SVD分解:獲得四個空間 562 第25章 數(shù)據(jù)應(yīng)用 567
25.1 從線性代數(shù)到機器學(xué)習(xí) 568
25.2 從隨機變量的線性變換說起 572
25.3 單方向映射 574
25.4 線性回歸 578
25.5 多方向映射 582
25.6 主成分分析 584
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矩陣力量:線性代數(shù)全彩圖解+微課+Python編程 作者簡介

姜偉生 博士 FRM。
勤奮的小鎮(zhèn)做題家,熱愛知識可視化和開源分享。自2022年8月開始,在GitHub上開源“鳶尾花書”學(xué)習(xí)資源,截至2023年6月,已經(jīng)分享3000多頁PDF、3000多幅矢量圖、約1000個代碼文件,全球讀者數(shù)以萬計。

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