関数のグラフをPythonで!〜高校数学学び直し4

AI学習ダイアリー
にんじんのきんぴら。にんじん3本をぺろりといける!

関数と初めて出合うのは、
中学1年の数学「変化と対応」の単元でだ。

関数とは2つの変数x、yがあって、
xの値が決まると、それに対応してyの値がただ1つ決まる関係

という説明に(*1)

方程式となにが違うんだ?

と、当時は納得がいかなかった。
*1 最近では「数の集合に値をとる写像の一種」と発展的な定義が一般的。

まあ、それから関数とは疎遠になっていたが、
最近、AI(機械学習)に触れるようになって、

機械学習(AI)とは、データ間にある関係性(関数)を見つけることである

と知って、
そんなもやもやも解消した、というわけだ。

で、関数を理解するためには、
「グラフを描いて可視化する」のが一番だ。

Google Colaboratory
ちょっと試してみよう(久しぶり!)

まず、
ライブラリのmatplotlibをimportして、

1次関数。

def以下で関数を定義。y=30x +50

これは直線だ。
同じようにして2次関数。

xの2乗の係数がマイナスなので上に凸

これは放物線。

同じようにして、
3次、4次、5次と描けるのだろうが、

©️数学ガールの秘密ノートより

機械学習では、
入力変数(x)が複数ある「多変数関数」となり、
4次元以上は基本的にグラフは描けない。(次数と次元は違う。念のため)

そこで「統計学」の出番となるわけだが、
とりあえず、

Analysis(解析)〜4つの関数
1.2次関数
2.指数関数・対数関数
3.三角関数

と順番に、
関数を基礎からやり直したい。(*2)
*2 これ以外にもさまざまな関数の微積分や合成関数、極限などの単元がある。

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