内積

内積

執筆済 数学線形代数
⟨x,y⟩=∑ixiyi=x⊤y

2 つのベクトルから 1 つのスカラーを作る演算。

何を測っているのか#

⟨x,y⟩=‖x‖‖y‖cos⁡θ

長さと向きの一致度の積。だから内積が測るのは「どれだけ同じ方向を向いているか」。

  • ⟨x,y⟩=0 … 直交。無関係な方向
  • 正 … 同じ側を向いている
  • 負 … 逆を向いている

使われ方#

場面 内積が表すもの
射影 x の y 方向成分
ベクトル検索 類似度(コサイン類似度)
勾配降下法 ∇f⊤d が下る方向かの判定
量子測定 ⟨ϕ‖ψ⟩ の絶対値二乗が確率

複素の場合#

複素ベクトルでは片方に共役を取る。

⟨x,y⟩=∑ixiyi

こうしないと ⟨x,x⟩ が正の実数にならず、 長さとして使えない。量子力学のDirac 記法 ⟨ϕ|ψ⟩ はこの内積を指す。

参考文献#

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