絕對值、距離與區間

從零開始,在一切之前你需要的基礎數學

絕對值就是一種距離。不是到任何特定地點的距離,而是到零的距離,而距離永遠不可能是負的。向左走 6 步,或者向右走 6 步,不管哪種方式,你都走了 6 步。這就是像 |−6| 這樣的符號背後的全部想法:去掉方向,只保留你走了多遠。

想像一條運河纖道,邊上立著一根根里程碑。從 2 號里程碑走到 7 號里程碑,你走了 5 英裡。往回走同樣還是 5 英裡:方向變了,距離沒變。沿著同一條纖道再往前,一對水閘門圈出一段水域,每一道閘門要麼屬於這段水域,要麼就在它之外,這正是區間兩端點的運作方式。試著拖動下面的兩個點。觀察它們之間的距離,看看打開或關閉每一端會如何同時改變陰影區間和它下方的記號。

對於一個正數,或者零,絕對值什麼都不做,只是把這個數原樣交還。對於一個負數,它會把符號翻轉過來,因為這正是把「向左走 6 步」變成單純的 6 步數量所需要做的事。數字兩邊的這兩道豎線不是括號,它們不表示「刪掉裡面的內容」,而是表示「測量這個數到零有多遠」。

在機器學習中的應用絕對誤差用的是同樣的距離概念:|prediction − target|。把這個操作疊加到一個向量的每個分量上,你就得到了 L1 範數,它正是這節課的絕對值,只是被反覆應用了很多次。 區間會以合法參數範圍、裁剪上下限、置信區間的形式出現:任何一個值只被允許存在於兩個界限之間的場合。|x − c| ≤ r 這種中心-半徑的看法,也是通往更高維度距離球的第一步,在那裡你會用更多坐標再次遇到同樣的形狀。
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