线性代数

其实也不是不可以相处,广播机制先开始是先将两个张量的维度先右对齐,右对齐之后短的张量存在的维度除1之外必须和长的长量的维度相同否则不能广播,例如维度为(2,3,4)和(4)的就可以广播,而(2,3,4)和(5)就不能广播因为右对齐之后发现4和5不相等,而作业上的这道题torch.Size([5, 4]), torch.Size([5])右对齐之后发现5不等于4所以不能广播,加上A/A.sum(axis=1, keepdims=True),维度变为torch.Size([5, 4]), torch.Size([5,1])右对齐后1与4对应,因为1可以广播到4所以两个运算正确·······

运算的结果是一致的,你上面写的是x.sum()/x.numel(),这里的a是哪里来的呢?

A @ B好像并不少见,而且一开始是由numpy最先使用的 A @ B,到后面python解释器版本,直接把这个用法内置了,也就是不用引入numpy,也可以直接使用 A @ B

A @ B好像并不少见,而且一开始是由numpy最先使用的 A @ B,到后面python解释器版本,直接把这个用法内置了,也就是不用引入numpy,也可以直接使用 A @ B

axis是轴序号,按轴来理解比较好。降维实际上是选择一个轴,把这个轴给去掉,去掉的同时可以使用平均、求和等操作保留信息。自己扩展到3个轴,4个轴,看下sum、mean的行为是怎么样的就好理解了。

你是分别求的x的平均值和a的平均值,x和a是不是相等的?不等的话平均值不一样也很正常啊 。

可以这样理解,不如将 axis=?看作是从前开始数的第(?+1)个[ ,这样看上去更清晰一点,高维张量也是一样

axis=0 书上写对所有行操作,省去了一个前置:(对一列的)所有行进行操作。语文翻译引起了歧义

你好,请问是哪一个第7题?2.3线代这章好像没看到曼哈顿距离相关的题

补充一个小点,norm计算范式的时候,是要求矩阵元素为浮点数的。
torch.arrange.().reshape() 之后要加 .float(),不然就会报错。

  1. 证明一个矩阵𝐴的转置的转置是𝐴,即(𝐴⊤)⊤=𝐴。
    相当于绕对角线旋转360度

  2. 给出两个矩阵𝐴和𝐵,证明“它们转置的和”等于“它们和的转置”,即𝐴⊤+𝐵⊤=(𝐴+𝐵)⊤。
    因为Aij = ATji , Bij = BTji
    所以ATji + BTji = Aji + Bji
    (A+B)ij = Aij + Bij
    (A+B)Tji = (A+B)ij = Aij + Bij = ATji + BTji

  3. 给定任意方阵𝐴,𝐴+𝐴⊤总是对称的吗?为什么?
    即证明(A+AT)T = A+AT
    因为2 , (A+AT)T = AT + (AT)T
    因为1 , (AT)T=A
    所以(A+AT)T = AT + A = A + AT

  4. 本节中定义了形状(2,3,4)的张量Xlen(X)的输出结果是什么?
    2,len(X)返回第一个dimention长度.

  5. 对于任意形状的张量X,len(X)是否总是对应于X特定轴的长度?这个轴是什么?
    第一个dimention的维数

  6. 运行A/A.sum(axis=1),看看会发生什么。请分析一下原因?
    假如A = shape(4,3) , 那么 A.sum(axis=1).shape 是(4,), A/A.sum(axis=1) 报错,因为其最后一个dimention 4 不是1 ,无法完成广播.
    假如A = shape(2,3,4),那么A.sum(axis=1).shape是(2,4),与(2,3,4)之间无法完成广播, 也是报错
    假如A = shape(2,2,4),那么A.sum(axis=1).shape是(2,4),与(2,2,4)之间可以完成广播.但是这个除法的语义不对

  7. 考虑一个具有形状(2,3,4)的张量,在轴0、1、2上的求和输出是什么形状?
    分别是(3,4),(2,4),(2,3)

  8. linalg.norm函数提供3个或更多轴的张量,并观察其输出。对于任意形状的张量这个函数计算得到什么?
    torch.linalg.norm(torch.arange(20,dtype=torch.float32)) => 49.6991
    torch.linalg.norm(torch.arange(20,dtype=torch.float32).reshape(5,2,2)) => 49.6991
    不论shape, 都是得到所有元素的$\sqrt {\Sigma X^2}$

https://zh.d2l.ai/chapter_preliminaries/linear-algebra.html#id10
“ 我们可以把一个矩阵𝐴∈𝑅𝑚×𝑛乘法看作一个从𝑅𝑛到𝑅𝑚向量的转换”表述成
“把向量𝑥∈𝑅𝑛乘以𝐴∈𝑅𝑚×𝑛看作𝑥从𝑅𝑛到𝑅𝑚向量的转换”可能会更明了一些。

第2题的证明缜密点应该是设C=A + B,A、B、C的转置分别是D、E、F,那么有:
fji = cij = aij + bij = dji + eji
得证

  • 对于,NumPy 中使用 axis,PyTorch 中使用 dim
  • 对于维度保持,NumPy 中使用 keepdims,PyTorch 中使用 keepdim

虽然它们在运行时是兼容的,但为了在 PyCharm 等 IDE 中有更好的代码提示体验,应规范这些参数的使用。

更具体地,是将目标函数(这里是 sum())作用在的维度 dim=0 上。目标函数恰巧可以实现降维。

我是这样记忆的。
背景知识

  • “列”是向量的默认方向;
  • 矩阵是向量的容器,二维矩阵的每列都可视为向量;

于是,0 维(dim=0)表示向量的每个元素所在方向,1 维(dim=1)表示矩阵的每个元素(即,向量)所在方向,以此类推

hw 1-3在论坛不太好表示,一种简单的证明方法是跟踪每个元素a_ij经过转置运算或者其它运算后的位置变化,或者在计算机中随机生成一个tensor以证明,正规的证明方式是借助辅助符号,改天补上(肚子好饿

# homework 4
x = torch.arange(24).reshape(2, 3, 4)
len(x)
# output is 2

# hw 5
x = torch.arange(24).reshape(4, 6)
len(x)
# 是的,经过样例,作业4和作业5我的试验,发现至少对于1,2,3维的tensor都是如此

# hw 6
A, A.sum(dim=1) # error: A/A.sum(dim=1) : The size of tensor a (4) must match the size of tensor b (5) at non-singleton dimension 1
# 根据报错信息,在维度1(从0开始),第二个tensor维度比第一个tensor的维度大(递增了),导致错误,第一个tensor是5*4的,第二个是1*5的,都是二维tensor,可能在这种情况下无法使用广播机制

# hw 7
x = torch.arange(24).reshape(2, 3, 4)
x, x.sum(dim=0).shape, x.sum(dim=0), x.sum(dim=1).shape, x.sum(dim=1), x.sum(dim=2).shape, x.sum(dim=2)
# dim 0: 3 * 4; dim 1: 2 * 4; dim 2: 2 * 3
# 理解:沿着哪个dim,就把这个dim方向上的数加在一起拍扁,并且维数也降了一维,可以画图理解

# hw 8
import numpy
numpy.linalg.norm(x), torch.sqrt(torch.sum(x * x))
# 对比发现,类似于二维矩阵的2-范数,这是tensor的2-范数

我的理解 axis=0 就是把最外层的看成一个向量,axis=1 级别的都设成一个变量 x
[x1,x2,…xn],
axis=1 就是把第二层数组内的元素看成一个变量
[
[x11, x12, …x1n],
[x21, x22, …x2n],
]
x可以是标量或者任意张量
以此类推

A/A.sum(axis=1)怎么才能广播,使其可以进行计算呢