Ax = b: Geometria

Geometria e álgebra das aplicações lineares, vetores e matrizes

A equação Ax = b é o cálculo central da álgebra linear: dada uma transformação A e um alvo b, que entrada x pousa no alvo? Lê-a como geometria e o caráter da resposta torna-se visível antes mesmo de calcular o que quer que seja.

Há duas formas de a imaginar. A leitura por linhas: cada equação é uma reta (em 2-D) ou um plano (em 3-D), e a solução é o ponto onde todas se intersetam. A leitura por colunas: b tem de ser uma combinação linear das colunas de A, e x contém os pesos dessa combinação.

Geometricamente, há exatamente três casos. As retas cruzam-se num ponto (solução única); são paralelas e distintas (sem solução, os alvos nunca se encontram); ou são a mesma reta (infinitas soluções). Arrasta as retas na figura ao longo dos três casos.

Onde isto aparece no MLOs sistemas reais de ML são normalmente sobredeterminados: têm muito mais equações (pontos de dados) do que incógnitas (parâmetros), pelo que um Ax = b exato quase nunca tem solução. É essa toda a razão de ser dos mínimos quadrados (numa lição posterior). Quando não conseguimos atingir b exatamente, procuramos o x que mais se aproxima. A regressão linear é precisamente esta situação de "sem…
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