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地基 · 数学与工程数学地基计算15 分钟

微积分与梯度:梯度下降手算一遍

模型「学习」到底在算什么

学完这节你能:
  • 理解导数=变化率、梯度=多维导数
  • 掌握梯度下降的更新公式
  • 手算一步参数更新

「训练」这个词拆开看就是:算损失对每个参数的梯度,再朝让损失变小的方向挪一小步。反复挪,损失就下降。

梯度下降:θθηLθ\theta \leftarrow \theta - \eta\cdot \dfrac{\partial L}{\partial \theta}
η\eta=学习率(步长),L/θ\partial L/\partial\theta=损失对参数的梯度(指向损失上升最快的方向,取负号即下降)
手算一步
设 L(w) = (w − 3)²,当前 w = 0,学习率 η = 0.1
梯度 ∂L/∂w = 2(w−3) = 2(0−3) = −6
更新 w ← 0 − 0.1·(−6) = 0.6
再算一次:梯度 2(0.6−3)=−4.8 → w ← 0.6 + 0.48 = 1.08 …逐步逼近最优 w=3

💡 链式法则是反向传播的核心:复合函数的梯度=各层导数连乘。深度网络就是靠它把损失的梯度一层层传回每个参数。

自测L=(w−3)²,w=0,η=0.1,一步梯度下降后 w=?
// 带走一句话

训练=梯度下降:θ ← θ − η·∂L/∂θ,朝损失下降方向挪小步;链式法则让梯度层层回传。

独立练习

做到这些,才算完成本节

  1. 替换例题中的数值,从头独立算一遍。
  2. 用数量级、边界值或反向计算检查结果是否合理。
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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PyTorch 入门:张量、autograd、nn.Module

学完不要急着赶进度:去练习自测,或完成对应的阶段实验