绝对值、距离与区间

从零开始——在一切之前你需要的基础数学

绝对值就是一种距离。不是到任何特定地点的距离,而是到零的距离,而距离永远不可能是负的。向左走 6 步,或者向右走 6 步,不管哪种方式,你都走了 6 步。这就是像 |−6| 这样的符号背后的全部想法:去掉方向,只保留你走了多远。

想象一条运河纤道,边上立着一根根里程碑。从 2 号里程碑走到 7 号里程碑,你走了 5 英里。往回走同样还是 5 英里:方向变了,距离没变。沿着同一条纤道再往前,一对水闸门圈出一段水域,每一道闸门要么属于这段水域,要么就在它之外——这正是区间两端点的运作方式。试着拖动下面的两个点。观察它们之间的距离,看看打开或关闭每一端会如何同时改变阴影区间和它下方的记号。

对于一个正数,或者零,绝对值什么都不做,只是把这个数原样交还。对于一个负数,它会把符号翻转过来,因为这正是把“向左走 6 步”变成单纯的 6 步数量所需要做的事。数字两边的这两道竖线不是括号,它们不表示“删掉里面的内容”,而是表示“测量这个数到零有多远”。

在机器学习中的应用绝对误差用的是同样的距离概念:|prediction − target|。把这个操作叠加到一个向量的每个分量上,你就得到了 L1 范数——它正是这节课的绝对值,只是被反复应用了很多次。 区间会以合法参数范围、裁剪上下限、置信区间的形式出现:任何一个值只被允许存在于两个界限之间的场合。|x − c| ≤ r 这种中心-半径的看法,也是通往更高维度距离球的第一步,在那里你会用更多坐标再次遇到同样的形状。
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