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地基 · 数学与工程数学地基公式14 分钟

线性代数速修:矩阵乘、范数、正交

只补大模型真正用到的那几样

学完这节你能:
  • 熟练判断矩阵乘法的形状
  • 理解向量范数(长度)
  • 知道点积、余弦相似度、正交的含义

大模型的每一层几乎都是矩阵乘法。你不需要会解特征值,但必须对「形状」和「相似度」有肌肉记忆。

矩阵乘 (m×k)(k×n)=(m×n)(m\times k)\cdot(k\times n) = (m\times n) —— 中间的 kk 必须相等,结果取两头 mmnn
看一个乘法能不能做、结果多大,只看形状就够。
  • 点积 a·b = Σ aᵢbᵢ:衡量两个向量「方向有多一致」,是注意力打分的核心。
  • L2 范数 ‖a‖ = √(Σ aᵢ²):向量的「长度」。
  • 余弦相似度 = a·b / (‖a‖‖b‖):只看方向、不看长度,RAG 检索就靠它。
  • 正交:a·b = 0,两向量「无关/垂直」。

🔑 把点积记牢:注意力用它打分,RAG 用它(归一化后)算相似度,embedding 的一切比较都从它来。

点积与余弦相似度手算
a=[1,2,2], b=[2,0,1]
点积 a·b = 1×2 + 2×0 + 2×1 = 4
‖a‖=√(1+4+4)=3,‖b‖=√(4+0+1)=√5≈2.24
余弦相似度 = 4/(3×2.24) ≈ 0.60(方向较一致)
自测(32×512) 的矩阵乘 (512×64),结果形状是:
// 带走一句话

矩阵乘看形状 (m×k)(k×n)=(m×n);点积测方向一致性,余弦相似度=归一化点积。

独立练习

做到这些,才算完成本节

  1. 不看正文重写公式,并逐项说明符号、形状和单位。
  2. 改变一个条件,判断公式结果应增大、减小还是不变。
学习记录

记录本节阅读进度

建议先独立回答自测。读完记录不等于已经掌握。

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学完不要急着赶进度:去练习自测,或完成对应的阶段实验