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数学基础

数学是计算机科学和数据分析的基础,为算法设计和模型构建提供理论支撑。

离散数学

集合论

  • 集合运算:并集、交集、差集、补集
  • 集合关系:包含、相等、子集
  • 笛卡尔积:有序对集合
  • 幂集:所有子集的集合

逻辑学

  • 命题逻辑:真值表、逻辑运算
  • 谓词逻辑:量词、谓词
  • 逻辑推理:演绎、归纳、反证
  • 布尔代数:逻辑运算规则

图论

  • 图的基本概念:顶点、边、度
  • 图的类型:有向图、无向图、加权图
  • 图的遍历:深度优先、广度优先
  • 最短路径:Dijkstra、Floyd算法

组合数学

  • 排列组合:计数原理、二项式定理
  • 鸽巢原理:抽屉原理
  • 生成函数:序列的代数表示
  • 递推关系:数列的递推公式

线性代数

向量空间

  • 向量运算:加法、数乘、内积
  • 线性无关:向量组的线性关系
  • 基和维数:向量空间的基
  • 子空间:向量空间的子集

矩阵理论

  • 矩阵运算:加法、乘法、转置
  • 矩阵分解:LU分解、QR分解
  • 特征值和特征向量:矩阵的特征
  • 对角化:矩阵的相似对角化

线性变换

  • 线性映射:保持线性结构的映射
  • 核和像:线性变换的核空间和像空间
  • 相似变换:矩阵的相似关系
  • 正交变换:保持内积的变换

概率统计

概率论基础

  • 概率空间:样本空间、事件、概率测度
  • 条件概率:贝叶斯公式
  • 随机变量:离散、连续随机变量
  • 概率分布:常见分布函数

数理统计

  • 描述统计:均值、方差、分位数
  • 推断统计:参数估计、假设检验
  • 回归分析:线性回归、多元回归
  • 时间序列:趋势、季节性、随机性

随机过程

  • 马尔可夫链:无记忆性随机过程
  • 泊松过程:计数过程
  • 布朗运动:连续时间随机过程
  • 随机游走:离散时间随机过程

在TA中的应用

数据处理

  • 线性代数:主成分分析(PCA)、因子分析
  • 概率统计:数据分布分析、异常检测
  • 图论:网络分析、关系建模

模型构建

  • 回归分析:价格预测模型
  • 时间序列:趋势分析和预测
  • 随机过程:价格波动建模

算法设计

  • 图论算法:最短路径、最小生成树
  • 优化算法:线性规划、凸优化
  • 数值方法:数值积分、微分方程求解

学习建议

  1. 基础先行:掌握离散数学和线性代数基础
  2. 应用导向:结合实际问题学习概率统计
  3. 工具使用:熟练使用数学软件(Matlab、Python)
  4. 持续练习:通过编程实现数学概念