GLOSSARY / 181 CONCEPTS
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mathematics
数学
- 贝叶斯推断大纲 · 难度 4
用先验和似然形成后验分布,并通过后验预测表达参数不确定性。
- 边值问题大纲 · 难度 4
在区域边界施加函数值或通量条件,并研究这些约束如何选择微分方程的解。
- 变分法大纲 · 难度 4
对函数空间中的泛函求驻值,推导 Euler–Lagrange 方程及边界项。
- 常微分方程大纲 · 难度 3
用未知函数及其常导数描述动态规律,区分阶数、线性、自治和初值条件。
- 抽样分布大纲 · 难度 3
研究统计量在重复抽样中的分布,为标准误、区间估计和检验建立基础。
- 初值问题大纲 · 难度 3
给定某一时刻的状态后求解微分方程,并理解存在唯一性对演化预测的意义。
- 大数定律大纲 · 难度 3
说明独立样本均值在适当条件下趋近总体期望,并区分弱收敛与强收敛。
- 导数与微分正文 · 难度 2
由差商极限定义瞬时变化率,并区分导数、线性近似和微分记号。
- 动量优化大纲 · 难度 3
累积历史更新方向以抑制高曲率振荡,并加速沿稳定方向的前进。
- 多项式与根大纲 · 难度 2
分析多项式的次数、因式分解、根及重数,并连接代数表达式与函数图像。
- 多重积分大纲 · 难度 3
在二维和高维区域上累积标量密度,并处理积分次序与变量变换。
- 二次型大纲 · 难度 3
用矩阵表达多变量二次函数,并由特征方向分析等值面与曲率。
- 反常积分大纲 · 难度 3
用极限定义无穷区间或无界被积函数的积分,并判断其收敛性。
- 方向导数大纲 · 难度 3
沿任意给定方向定义多变量函数的变化率,并连接单位方向与局部线性近似。
- 复数与复平面大纲 · 难度 2
用代数形式和极坐标形式表示复数,理解模、幅角、共轭与旋转缩放的联系。
- 傅里叶变换大纲 · 难度 4
把非周期信号表示为连续频率成分,并连接时域卷积、频域乘法和谱宽。
- 傅里叶级数正文 · 难度 3
把周期函数展开为正弦和余弦谐波,利用正交性计算频率系数与收敛行为。
- 概率公理与事件大纲 · 难度 2
用样本空间、事件集合和可列可加测度建立概率推理的基本规则。
- 高斯消元大纲 · 难度 2
通过初等行变换把线性方程组化为阶梯形,并稳定地回代求解。
- 函数、复合与图像正文 · 难度 1
把函数理解为带定义域和值域的映射,并从图像识别单调性、对称性和复合变化。
- 积分技巧大纲 · 难度 2
使用换元、分部积分和部分分式把复杂积分化为可计算的基本形式。
- 积分与累积量正文 · 难度 2
从分割求和极限定义定积分,并把积分解释为面积、总量和连续累积。
- 极限与连续性正文 · 难度 2
用趋近过程刻画函数局部行为,并以极限定义连续、间断和无穷变化。
- 集合与映射大纲 · 难度 1
用集合、子集、笛卡尔积和映射描述数学对象的范围、对应关系与复合规则。
- 假设检验大纲 · 难度 3
用零假设下的统计量分布控制第一类错误,并解释 p 值、功效和多重比较。
- 近端方法大纲 · 难度 5
用近端算子处理不可微正则项,并把梯度步骤与结构化收缩组合。
- 矩阵正文 · 难度 1
把矩阵作为线性映射和线性方程组的有限维表示,区分行、列与形状。
- 矩阵乘法大纲 · 难度 2
从行列内积和映射复合理解矩阵乘法,明确不可交换性与维度匹配条件。
- 矩阵的秩大纲 · 难度 2
用主元、列空间和像空间度量矩阵保留的独立方向数量。
- 矩阵运算大纲 · 难度 1
掌握矩阵加法、数乘、转置和分块操作,并跟踪各运算对矩阵形状的要求。
- 离散概率分布大纲 · 难度 2
分析 Bernoulli、二项、几何和 Poisson 分布的参数、支持集与典型生成机制。
- 连续概率分布大纲 · 难度 3
用概率密度和积分研究均匀、正态、指数等连续分布及其参数。
- 联合分布与条件分布大纲 · 难度 3
描述多个随机变量的共同变化,并由边缘化和条件化提取局部规律。
- 链式法则大纲 · 难度 2
把复合函数的局部变化拆为各层导数的乘积,并推广到多变量映射。
- 零空间与解空间大纲 · 难度 2
求解映射到零向量的全部输入,并用秩-零化度关系连接自由度。
- 命题逻辑与量词大纲 · 难度 1
区分命题、蕴含、等价、全称量词和存在量词,并正确否定带量词的陈述。
- 目标函数与可行域大纲 · 难度 2
把决策变量、目标函数和约束写成明确优化问题,并区分局部与全局最优。
- 偏导数大纲 · 难度 2
在其他变量固定时测量多变量函数沿坐标方向的局部变化率。
- 偏微分方程大纲 · 难度 4
用多个自变量的偏导描述场的空间与时间变化,并区分椭圆、抛物和双曲类型。
- 期望、方差与协方差正文 · 难度 2
用期望描述中心趋势,以方差和协方差刻画波动尺度及变量的线性共同变化。
- 奇异值分解大纲 · 难度 4
把任意矩阵分解为两次正交变换和一次轴向缩放,揭示秩与主方向。
- 曲面积分大纲 · 难度 4
在参数曲面上累积密度或通量,明确面积元和法向方向的作用。
- 曲线积分大纲 · 难度 3
沿参数曲线累积标量或向量场贡献,并解释功与环流的数学表达。
- 三角函数大纲 · 难度 1
从单位圆定义正弦、余弦和正切,理解周期、相位与常用恒等式。
- 熵与互信息大纲 · 难度 4
量化随机变量的不确定性以及两个变量共享的信息,连接编码、推断和学习。
- 数列与级数大纲 · 难度 2
研究离散序列的极限、递推关系和无穷求和,为连续极限与函数展开建立基础。
- 数学归纳法大纲 · 难度 2
通过基例和归纳步骤证明离散命题,并识别强归纳法适用的递归结构。
- 随机变量与概率分布正文 · 难度 2
把随机试验结果映射为数值,并用分布函数或密度描述取值规律。
- 随机梯度下降大纲 · 难度 3
用随机样本或小批量近似完整梯度,权衡计算成本、方差与泛化行为。
- 特征值与特征向量正文 · 难度 3
寻找在线性变换下方向不变的向量,并用特征值刻画该方向上的伸缩。
- 梯度正文 · 难度 3
把各坐标偏导组织为向量,并用内积说明梯度给出无约束下最陡上升方向。
- 梯度下降正文 · 难度 3
沿负梯度方向迭代更新参数,并分析步长、曲率和初值对收敛的影响。
- 条件概率与独立性大纲 · 难度 2
在已知事件发生的条件下更新样本空间,并区分独立、互斥和条件独立。
- 统计估计大纲 · 难度 3
区分点估计和区间估计,并用偏差、方差、一致性和效率评价估计量。
- 凸函数大纲 · 难度 3
通过弦不等式和一阶条件刻画凸性,并说明局部最优为何成为全局最优。
- 凸集大纲 · 难度 3
用线段闭包定义凸集,并识别半空间、范数球和仿射集合等基本例子。
- 微积分基本定理大纲 · 难度 3
证明求导与积分在适当连续条件下互为逆运算,并连接局部变化与总累积。
- 线性变换正文 · 难度 2
用保持线性组合的映射描述旋转、缩放、剪切和投影,并由基确定矩阵表示。
- 线性方程组大纲 · 难度 2
把多个线性约束写成矩阵方程,分析无解、唯一解和无穷多解的条件。
- 线性组合大纲 · 难度 1
用系数组合一组向量,判断一个目标向量是否能够由给定生成集合表示。
- 向量正文 · 难度 1
把向量理解为可加、可缩放的方向与状态表示,并连接坐标、几何和高维数据。
- 向量场大纲 · 难度 3
给空间中每一点分配一个向量,用于描述速度场、力场和梯度场。
- 向量空间与子空间大纲 · 难度 2
用封闭性公理刻画向量空间,并检验解集、函数集和矩阵集是否构成子空间。
- 向量运算与内积大纲 · 难度 1
计算向量加法、数乘、范数和内积,并解释长度、夹角与相似度的几何意义。
- 行列式正文 · 难度 2
把行列式解释为有向体积缩放因子,并用零行列式识别不可逆变换。
- 学习率调度大纲 · 难度 3
用分段、余弦、指数或预热策略控制训练不同时期的更新尺度。
- 一阶最优性条件大纲 · 难度 3
用梯度为零、方向导数和次梯度条件判断无约束候选最优点。
- 优化对偶大纲 · 难度 5
由 Lagrangian 构造对偶函数,理解弱对偶、强对偶和对偶间隙。
- 约束优化大纲 · 难度 4
在等式或不等式可行域内寻找最优解,并区分可行方向和活跃约束。
- 张成、线性无关与基大纲 · 难度 2
通过张成集和线性无关选择最小坐标系统,理解维数为何不依赖具体基。
- 正定矩阵大纲 · 难度 3
通过二次型和特征值判断矩阵是否在所有非零方向产生正曲率。
- 正交投影大纲 · 难度 3
把向量分解到子空间及其正交补上,并推导投影矩阵与最小距离性质。
- 正交性大纲 · 难度 2
用零内积表达方向独立性,并理解正交基如何简化坐标、长度和数值计算。
- 证明方法大纲 · 难度 2
组织直接证明、反证法、逆否证明和构造证明,明确假设与结论之间的推理链。
- 置信区间大纲 · 难度 3
构造具有指定长期覆盖率的随机区间,并避免把覆盖率误解为参数后验概率。
- 中心极限定理大纲 · 难度 3
解释大量独立微小贡献的标准化和为何趋近正态分布,并明确所需条件。
- 自适应优化器大纲 · 难度 4
按参数历史梯度尺度调节有效学习率,比较 AdaGrad、RMSProp 和 Adam 的假设。
- 组合概率大纲 · 难度 2
通过排列、组合和计数原理计算有限等可能样本空间中的事件概率。
- 最大似然估计大纲 · 难度 3
把观测数据在模型参数下的概率视为目标函数,并求使其最大的参数。
- 最小二乘大纲 · 难度 3
把不相容线性方程转化为残差平方最小问题,并由投影推导正规方程。
- 坐标几何大纲 · 难度 1
用坐标、距离、斜率和曲线方程把平面几何对象转化为可计算的代数关系。
- Bayes 定理大纲 · 难度 2
将条件概率方向反转,用先验、似然和证据计算后验概率。
- Gram–Schmidt 正交化大纲 · 难度 3
逐步移除已有方向分量,把线性无关向量组转化为正交或标准正交基。
- Hessian 矩阵大纲 · 难度 3
用二阶偏导矩阵描述标量函数的局部曲率,并分析极值点附近的方向结构。
- Jacobian 矩阵大纲 · 难度 3
用一阶偏导矩阵表示多输入多输出映射的最佳局部线性近似。
- Lagrange 乘子大纲 · 难度 4
用乘子把等式约束并入目标函数,并从梯度平行关系推导候选解。
- Laplace 变换大纲 · 难度 4
用复频率积分把微分方程转化为代数方程,并系统处理初始条件。
- Markov 链大纲 · 难度 4
用状态转移矩阵描述无记忆随机演化,并分析平稳分布和长期行为。
- Monte Carlo 方法大纲 · 难度 4
通过随机采样近似期望和积分,并用方差与有效样本量评价误差。
- Newton 方法大纲 · 难度 4
利用 Hessian 曲率修正梯度方向,理解二次收敛、阻尼和矩阵求解成本。
- Sturm–Liouville 理论大纲 · 难度 5
研究带权自伴二阶边值问题,建立正交本征函数、实本征值和函数展开。
- Taylor 展开大纲 · 难度 3
以一点处的导数构造多项式局部近似,并用余项控制截断误差。
physics
物理学
- 波的傅里叶分析大纲 · 难度 4
把复杂波形分解为单频模式,并观察频谱如何控制传播、干涉和色散。
- 波的振幅、频率与相位大纲 · 难度 2
用振幅、周期、频率、波长、相位和波速定量描述行波的时空结构。
- 波动边界条件大纲 · 难度 3
区分固定端、自由端和周期边界,并判断反射相位与允许解族。
- 叠加原理大纲 · 难度 2
说明线性方程解的线性组合仍是解,并用干涉现象展示振幅的相加与相消。
- 动量守恒大纲 · 难度 3
从封闭系统内力成对抵消推导总动量守恒,并分析碰撞与质心运动。
- 格林函数大纲 · 难度 5
用点源响应构造线性微分方程的受迫解,并把边界条件编码进核函数。
- 功与能量守恒大纲 · 难度 3
由力沿路径的积分定义功,并用势能和动能追踪保守系统的状态变化。
- 简谐振子大纲 · 难度 2
由线性回复力推导正弦时间演化,并用振幅、相位和固有频率描述状态。
- 简正模大纲 · 难度 4
把线性系统的运动分解为独立本征振型,并由边界条件量化允许频率。
- 量子测量大纲 · 难度 5
用投影概率和测后态更新描述理想测量,并区分统计预测与单次结果。
- 量子态与态空间大纲 · 难度 4
用复向量或波函数表示量子系统状态,并以归一化和相位等价约束物理预测。
- 量子谐振子大纲 · 难度 5
用升降算符或微分方程求离散能谱,连接经典振动与量子零点能。
- 耦合振子大纲 · 难度 4
把多个相互作用振子的方程写成矩阵系统,并用本征向量分解简正模。
- 色散关系大纲 · 难度 4
用频率与波数之间的关系判断相速度、群速度以及波包是否发生展宽。
- 算符与可观测量大纲 · 难度 4
用自伴线性算符表示可观测量,并由本征值和期望值连接测量结果。
- 无限深方势阱大纲 · 难度 4
在零边界波函数条件下求解定态 Schrödinger 方程,得到离散能级和正弦本征态。
- 一维波动方程正文 · 难度 4
从受张力弦的局部受力推导双曲型偏微分方程,并连接波速与传播解。
- 运动学大纲 · 难度 2
用位置、速度和加速度描述质点运动,不预设产生运动的具体相互作用。
- 驻波大纲 · 难度 3
由相向传播的同频波叠加得到节点和腹点固定的空间振型。
- Hamilton 力学大纲 · 难度 5
用广义坐标和共轭动量的一阶方程描述相空间演化,并连接守恒量。
- Lagrange 力学大纲 · 难度 4
以作用量驻值推导广义坐标方程,把约束和对称性纳入力学描述。
- Newton 运动定律大纲 · 难度 2
把合力与动量变化联系起来,并明确惯性系、质量和作用反作用的适用条件。
- Schrödinger 方程大纲 · 难度 5
用 Hamilton 算符生成量子态的时间演化,并区分含时与定态方程。
computer-science
计算机科学
- 常微分方程数值解大纲 · 难度 4
用 Euler 和 Runge–Kutta 方法推进初值问题,并分析稳定性、阶数和步长。
- 递归与递推大纲 · 难度 2
把问题分解为规模更小的同类问题,并用基例和调用栈保证计算终止。
- 迭代线性求解器大纲 · 难度 4
通过残差更新逐步逼近大型稀疏线性系统的解,并用谱性质判断收敛。
- 动态规划大纲 · 难度 3
通过重叠子问题和最优子结构复用中间结果,构造自顶向下或自底向上的算法。
- 浮点数与舍入误差大纲 · 难度 3
理解有限二进制表示、机器精度、消去误差和条件数对计算可靠性的影响。
- 偏微分方程数值解大纲 · 难度 5
把空间与时间离散组合为可计算更新,检查一致性、稳定性和收敛性。
- 数值积分大纲 · 难度 3
用求积公式近似定积分,并根据光滑性和网格细化估计误差。
- 数值微分大纲 · 难度 3
用有限差分近似导数,并平衡截断误差、舍入误差和步长选择。
- 算法复杂度大纲 · 难度 2
用渐近记号比较算法随输入规模增长的时间和空间成本,并区分最坏与平均情况。
- 图算法大纲 · 难度 3
在节点和边结构上执行遍历、最短路和拓扑排序,分析可达性与依赖关系。
- 有限差分方法大纲 · 难度 4
在离散网格上用差分替代导数,构造微分方程的代数近似。
- 有限元基础大纲 · 难度 5
从弱形式和局部基函数组装离散系统,用网格逼近复杂区域上的边值问题。
- 自动微分大纲 · 难度 4
把程序拆为基本运算图,通过前向或反向累积精确应用链式法则。
machine-learning
机器学习
- 变分自编码器大纲 · 难度 5
用可学习近似后验和重参数化梯度优化证据下界,形成连续潜在空间。
- 参数初始化与梯度流大纲 · 难度 4
分析权重尺度如何影响前向方差和反向梯度,理解 Xavier 与 He 初始化。
- 残差连接大纲 · 难度 4
让层学习相对恒等映射的残差,改善深层网络的信息与梯度传播。
- 大语言模型大纲 · 难度 5
以大规模自回归 Transformer 建模文本分布,并区分预训练、对齐和推理阶段。
- 得分匹配大纲 · 难度 5
学习对数密度关于数据的梯度,避免显式计算归一化常数并连接去噪目标。
- 对比表征学习大纲 · 难度 4
通过拉近匹配样本表示并推远不匹配样本,学习具有语义结构的嵌入空间。
- 多模态学习大纲 · 难度 5
对齐文本、图像、音频等不同表示空间,并通过共享或交叉注意力融合信息。
- 二分类判别大纲 · 难度 2
将输入映射为两个类别的概率或得分,并用决策阈值和混淆矩阵评价结果。
- 反向传播正文 · 难度 4
沿计算图反向应用链式法则,高效累计标量损失对共享参数的梯度。
- 感知机与多层感知机正文 · 难度 3
从线性阈值单元出发堆叠仿射变换和非线性激活,形成可学习的前馈网络。
- 归一化流大纲 · 难度 5
用可逆变换和 Jacobian 行列式把简单密度映射为复杂密度,同时保留精确似然。
- 过拟合与泛化正文 · 难度 3
分析训练误差与未见样本误差的差距,识别模型容量、数据量和分布偏移的作用。
- 核方法大纲 · 难度 4
用正定核隐式计算高维特征空间内积,构造非线性分类和回归模型。
- 混合专家模型大纲 · 难度 5
用路由器为每个输入选择少量专家子网络,在计算受控时扩展参数容量。
- 激活函数正文 · 难度 3
比较 sigmoid、tanh、ReLU 等逐元素非线性对表达能力、梯度传播和稀疏性的影响。
- 集成学习大纲 · 难度 4
组合多个基学习器降低方差或偏差,比较 bagging、随机森林和 boosting。
- 计算图大纲 · 难度 3
把复合函数表示为基本运算节点和依赖边,为局部导数与反向累积建立结构。
- 监督学习正文 · 难度 2
从带标签样本学习输入到目标的预测规则,并区分训练目标、验证选择和测试评估。
- 经验风险最小化大纲 · 难度 3
用有限样本上的平均损失近似总体风险,并明确假设空间和优化误差。
- 卷积神经网络大纲 · 难度 4
用局部连接和权重共享提取平移结构特征,并逐层扩大感受野。
- 决策树大纲 · 难度 3
递归选择特征划分样本空间,并用纯度、深度和剪枝控制拟合复杂度。
- 扩散模型大纲 · 难度 5
学习逐步去除噪声的逆过程,从简单噪声分布生成高维数据样本。
- 逻辑回归正文 · 难度 3
以线性得分和 sigmoid 构造二分类概率模型,并用对数似然训练参数。
- 模型评估大纲 · 难度 2
按任务选择准确率、精确率、召回率、ROC 或回归误差,并避免训练集评估偏差。
- 能量模型大纲 · 难度 5
以未归一化能量函数为数据赋分,并通过采样或对比方法学习低能量区域。
- 批归一化大纲 · 难度 4
利用小批量统计量标准化中间激活,并区分训练与推理阶段的统计处理。
- 偏差—方差分解大纲 · 难度 3
把平方预测误差分解为系统偏差、样本波动与不可约噪声,解释模型复杂度权衡。
- 潜变量模型大纲 · 难度 4
引入不可直接观测的随机变量解释数据结构,并通过边缘化连接隐变量与观测。
- 神经网络优化大纲 · 难度 4
把反向传播梯度交给小批量、动量和自适应优化器,并监控训练稳定性。
- 生成对抗网络大纲 · 难度 5
让生成器与判别器进行极小极大博弈,以隐式方式逼近数据分布。
- 生成模型大纲 · 难度 4
学习数据联合分布或生成过程,使模型能够采样、补全、重建并估计不确定性。
- 损失函数正文 · 难度 2
用可计算标量衡量预测与目标的差异,并区分平方损失、交叉熵和任务指标。
- 图神经网络大纲 · 难度 5
通过邻域消息传递更新节点表示,并用置换不变聚合处理非欧氏结构。
- 位置编码大纲 · 难度 4
向无序的注意力计算注入序列位置信息,比较正弦、学习式和相对位置方案。
- 线性回归正文 · 难度 2
用输入特征的线性组合预测连续目标,并由最小二乘估计参数。
- 序列建模大纲 · 难度 4
根据顺序依赖分解联合概率或条件预测,处理可变长度输入与因果掩码。
- 循环网络、LSTM 与 GRU大纲 · 难度 4
用递归隐藏状态处理序列,并以门控机制缓解长期依赖中的梯度衰减。
- 正则化正文 · 难度 3
通过参数惩罚、数据增强或早停限制有效模型复杂度,以改善泛化。
- 支持向量机大纲 · 难度 4
通过最大化分类间隔学习决策超平面,并由支持向量决定最终边界。
- 主成分分析大纲 · 难度 3
寻找数据协方差最大的正交方向,并用低秩投影压缩和去噪。
- 注意力机制正文 · 难度 4
根据 query 与 key 的相关性计算归一化权重,再加权汇聚 value 表示。
- 自编码器大纲 · 难度 3
用编码器压缩输入并由解码器重建,学习受瓶颈或正则约束的表示。
- 自回归生成模型大纲 · 难度 4
按变量顺序分解联合分布,通过逐步条件预测实现精确似然与序列采样。
- 自监督学习大纲 · 难度 4
从数据本身构造预测或对比任务,学习可迁移表示而不依赖人工标签。
- 自注意力大纲 · 难度 4
让同一序列产生 query、key、value,使每个位置按内容动态聚合其他位置。
- Transformer大纲 · 难度 4
组合多头自注意力、前馈网络、残差与归一化,构成并行序列建模架构。
interdisciplinary
交叉科学
- 不确定性量化大纲 · 难度 4
区分参数、观测和模型误差,并传播其分布以给出校准的预测区间。
- 函数空间映射大纲 · 难度 5
把输入函数映射为输出函数,区分有限维参数拟合与无限维算子学习。
- 科学机器学习大纲 · 难度 4
把可解释科学模型、观测数据和学习算法组合,用于反演、预测与加速计算。
- 可微分物理大纲 · 难度 5
让数值模拟器对参数可微,以梯度方法进行系统辨识、控制和逆问题求解。
- 神经算子大纲 · 难度 5
学习函数空间之间的映射,使模型能够跨输入场和网格近似一族算子解。
- 物理信息神经网络大纲 · 难度 5
把微分方程残差、边界条件和数据误差共同写入损失函数,近似场的解。
- 因果表征学习大纲 · 难度 5
从观测与干预中学习能稳定表达生成因素和因果机制的潜在表示。