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北宋數學家——賈憲

作者:文大老羅說數學

#挑戰30天在頭條寫日記#

一、人物介紹

賈憲,北宋數學家,約于1050年左右完成《黃帝九章算經細草》,原書佚失,但其主要内容被楊輝(約13世紀中)著作所抄錄,是以傳世。楊輝《詳解九章算法》(1261)載有“開方作法本源”圖,注明“賈憲用此術”。這就是著名“賈憲三角”,或稱“楊輝三角”。《詳解九章算法》同時錄有賈憲進行高次幂開方的“增乘開方法”。

北宋數學家——賈憲

賈憲:北宋數學家

二、賈憲的主要數學貢獻

賈憲的主要數學貢獻是創造了“賈憲三角”和“增乘開方法”。賈憲三角是一個二項式系數表,可以用來快速計算高次幂的整數部分。增乘開方法是一種求高次幂的正根的方法,它比傳統的方法更加整齊簡捷,程式化,并且在開高次方時尤其顯出它的優越性。增乘開方法的計算程式大緻和歐洲數學家霍納的方法相同,但比霍納的方法要早770年。

北宋數學家——賈憲

楊輝三角

北宋數學家——賈憲

賈憲三角

增乘開方法相比傳統方法具有以下優勢:

  1. 整齊簡捷:增乘開方法是一種程式化的方法,相比傳統方法更加整齊簡捷。
  2. 計算高效:增乘開方法可以快速計算高次幂的正根,相比傳統方法更加高效。
  3. 适用性廣:增乘開方法可以用于開任意高次方,并且比傳統方法更加通用。

綜上所述,增乘開方法在計算高次幂方面具有很大的優勢,是傳統方法無法比拟的。

三、賈憲三角是如何影響後世數學發展的?

賈憲三角的影響主要表現在其對後世數學發展所産生的啟示和推動作用。首先,賈憲三角的發明為數值計算提供了重要的工具,為高次幂的數值計算提供了簡潔、整齊的方法,促進了數學的發展。其次,賈憲三角為後世數學家研究二項式系數提供了重要基礎,為深入探讨二項式系數的性質和公式化表達提供了重要啟示。此外,賈憲三角也促進了組合數學的發展,為組合數學的研究提供了重要的工具和思路。總之,賈憲三角在數學發展史上具有重要地位,對後世數學的發展産生了深遠的影響。

在金融學中,賈憲三角可以用于計算風險價值(Value at Risk,VaR)。VaR是一種常用的風險度量工具,用于衡量某一資産或投資組合在一定置信水準下可能發生的最大損失。

北宋數學家——賈憲

Value at Risk

具體而言,賈憲三角可以用于計算分位數回歸(Quantile Regression)中的參數估計。分位數回歸是一種非參數回歸方法,它可以估計出一個分布中的任意分位數的值。在計算VaR時,我們可以使用分位數回歸方法來估計資産或投資組合的分布函數,進而計算出指定置信水準下的VaR值。

此外,賈憲三角還可以用于計算投資組合的方差-協方差矩陣(Variance-Covariance Matrix),進而評估投資組合的風險和收益表現。方差-協方差矩陣是一種描述投資組合風險的重要工具,它可以用于計算投資組合在不同資産之間的相關性,以及每個資産自身的波動率。

總之,賈憲三角在金融學中可以用于計算風險價值和分析資産組合的收益和風險表現,為金融決策提供重要的參考和依據。

賈憲三角在資料科學領域中有廣泛的應用。以下是一些具體的應用示例:

  1. 矩陣運算:賈憲三角可以用于計算矩陣的乘法、轉置、逆等基本運算,這些運算在資料科學中經常用到。
北宋數學家——賈憲

矩陣運算

  1. 資料拟合:賈憲三角可以用于拟合資料集,進而找到資料之間的模式和關系。通過賈憲三角的方法,可以将資料拟合到各種曲線和函數形式上,進而得出最佳的拟合模型。
北宋數學家——賈憲

資料拟合

  1. 特征提取:賈憲三角可以用于提取資料集的特征。通過計算資料集中每個特征與目标變量之間的相關系數,可以找出對目标變量影響最大的特征,進而進行特征選擇和提取。
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特征提取

  1. 資料壓縮:賈憲三角可以用于資料壓縮和降維。通過賈憲三角的方法,可以将資料集投影到低維空間中,同時保留盡可能多的資訊,進而實作資料壓縮和降。
北宋數學家——賈憲

資料壓縮

總之,賈憲三角在資料科學領域中具有廣泛的應用,可以為資料科學家提供強大的數學工具,幫助其分析和處理資料。

賈憲三角在人工智能領域中也有廣泛的應用。以下是一些具體的應用示例:

1.神經網絡訓練:賈憲三角可以用于計算神經網絡中的權重和偏置,進而訓練神經網絡。通過賈憲三角的方法,可以優化神經網絡的參數,使網絡的輸出結果更接近于實際結果。

北宋數學家——賈憲

神經網絡訓練

2.特征選擇:賈憲三角可以用于選擇最相關的特征,進而建構有效的機器學習模型。通過計算每個特征與目标變量之間的相關系數,可以找出對目标變量影響最大的特征,進而選擇最相關的特征來構模組化型。

北宋數學家——賈憲

特征選擇

3.資料分類和聚類:賈憲三角可以用于分類和聚類資料。通過計算資料點之間的距離和相似性,可以将資料點分為不同的類别或聚類,進而對資料進行有效的分類。

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資料分類和聚類

4.圖像處理和計算機視覺:賈憲三角可以用于圖像處理和計算機視覺中的各種應用。例如,可以用于圖像濾波、圖像增強、特征提取、目标檢測等。

北宋數學家——賈憲

圖像處理和計算機視覺

總之,賈憲三角在人工智能領域中也有廣泛的應用,可以為機器學習、深度學習等領域的開發者提供重要的數學工具和計算方法。

四、賈憲在數學中的地位

賈憲在數學中的地位非常高,他是中國數學史上的重要人物之一,被譽為“中國十大數學家”之一。賈憲的數學成就不僅在中國曆史上有着重要地位,而且在世界數學史上也有着重要影響。他的方法被廣泛應用于數字計算、方程求解、組合數學等各個領域。此外,賈憲還培養了一批優秀的數學家,他的學術思想得到了傳承和發展。總之,賈憲是中國數學史上的重要人物,他的貢獻對于數學的發展和進步有着重要的影響。

北宋數學家——賈憲

賈憲相關數學理論在人工智能方面的運用

北宋數學家——賈憲

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