数据挖掘数学基础


偏导数

多元函数,其他变量保持恒定,关于其中一个变量的导数

极限和收敛

a是数列的极限,或称数列收敛于a;如果不存在极限,则数列是发散的

[lim_{n ightarrow+infty}x_n=a ]

常用求导公式

[(x^u)^prime=u*x^{u-1} ]

[f(x)=a^x, f^prime(x)=a^x*ln ]

[(log_a x)^prime=frac{1}{xln_a} ]

反函数求导

如果函数单调,可导,那么它的反函数也可导,并且

[[f^{-1}(x)]prime=frac{1}{f(x)prime} ]

微分和导数

函数的微分dy和自变量法人微分dx之商就是函数的导数(微商)

微分中值定理,拉格朗日中值定理(导数平行)

如果函数f(x)在[a,b]连续,在(a,b)可导,那么在(a,b)上至少存在一点x,使得

[f(b)-f(a)=f(x)^prime(b-a) ]

引申到任意弧线,则为柯西中值定理

泰勒公式

[R_n(x)=frac{f^{n+1}(x)}{(n+1)!}(x-x_0)^{n+1} ]

当n=0时,泰勒公式变成拉格朗日中值定理

偏导数

多元函数求导,固定其中一个变量,对另外一个变量求导,偏导数反应的是函数沿坐标轴方向的变化率


不定积分

已知导数,求原函数

[int f(x)\, dx=F(x)+C ]

定积分

函数图形上长*宽=面积,[a,b]是积分区间

[int_{a}^{b} f(x)\, dx=I=lim_{lambda ightarrow0}sum_{i=1}^nf(x_i) riangle x_i ]

微积分基本定理(牛顿-莱布尼茨公式)

[int_{a}^{b} f(x)\, dx=F(b)-F(a) ]

微积分基本定理+微分中值定理=>积分中值定理

微分方程的阶

表示未知函数,未知数,导数之间的关系的方程,出现未知函数最高阶的导数叫做微分方程的阶

二重积分求(多条曲线围成的面积)

把二重积分转化成先对y,后对x的2次积分

三重积分

空间中多个面所围成的封闭空间的体积


平面方程

  • 平面的点法式方程,由平面上的一点M(x,y,z)和它的法向量n=(A,B,C)确定平面,法向量和平面上的直线垂直,数量积为0

[A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0 ]

  • 平面的截距式方程,abc为平面在xyz轴上的截距

[frac{x}{a}+frac{y}{b}+frac{z}{c}=1 ]

  • 空间曲线的参数方程

[egin{cases} x=x(t) \ y=y(t) \ z=z(t) end{cases}]


条件概率

事件A已经发生的情况下,事件B发生的概率

[P(B|A)=frac{P(AB)}{P(A)} ]

贝叶斯公式

[P(B|A)=frac{P(AB)}{P(A)}=frac{P(A|B)P(B)}{P(A)} ]

离散型随机变量和分布

01分布,伯努利试验和二项式分布,泊松分布

连续性随机变量和概率密度

概率密度是对分布函F(X)数求导

正态分布(高斯分布,Gauss)

若连续随便变量的概率密度为

[f(x)=frac{1}{sqrt{2π}sigma}e^{frac{-(x-u)^2}{2sigma^2}} ]

则称X服从参数为u,(sigma)的正态分布,记做X~(N(u,sigma^2))
当x=u时取得最大值,距离u越远,X落在这个区间上的概率越小

方差和标准差

随机变量和均值的偏离程度

[D(X)=E( |X-E(X)|^2 ) ]

[sigma(X)=sqrt{D(X)} ]

协方差和相关系数

[Cov(X,Y)=Eleft{ [X-E(X)][Y-E(Y)] ight} ]

称为随机变量X和Y的协方差

[ ho_{xy}=frac{Cov(X,Y)}{sqrt{D(X)}sqrt{D(Y)}} ]

称为随机变量X和Y的相关系数

分位数和箱线图

[x_{0.25}为第一四分位数,x_{0.75}为第三四分位数 ]

箱线图是由Min,Q1,M,Q2,Max共5个数组成


转置行列式

(D^T=D)

行矩阵和列矩阵

只有一行的矩阵叫做行矩阵,也叫做行向量

方阵的行列式

由n阶方阵A构成的行列式,称为方阵A的行列式,记做
(egin{vmatrix}Aend{vmatrix})

矩阵相乘

矩阵AB相乘,A的列数要等于B的行数,最终结果C为A的行数和B的列数

[A=(a_{m,s}),B=(b_{s,n}), C=AB=(c_{m,n}) ]

转置矩阵

[A^T ]

逆矩阵

[AB=BA=E,B=A^{-1} ]

矩阵的初等变幻

经过有限次的初等变幻之后,矩阵A变成矩阵B,则称矩阵A和B等价,记做A~B

矩阵的秩

A的行阶梯形中非零行的个数

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