수학 개념 지도
기초(Basics)

기울기(Slope)

직선이 가로로 1만큼 갈 때 세로로 얼마나 오르는가. 오른 양 ÷ 간 거리.

m=ΔyΔxm = \frac{\Delta y}{\Delta x}

직선 위의 두 점을 잡고, 가로로 간 거리 Δx\Delta x와 세로로 오른 양 Δy\Delta y의 비를 구하면 기울기입니다. 두 점을 끌어 보세요. 지금 기울기는 입니다.

초록은 가로로 간 거리, 주황은 세로로 오른 양입니다. 같은 직선 위라면 어느 두 점을 잡아도 비는 같습니다.

직선은 어디서 재도 기울기가 같다는 점이 핵심입니다. 곡선은 그렇지 않습니다. 곡선 위 두 점을 이으면 평균변화율⁠(average rate of change)⁠을 얻고, 두 점을 한없이 가깝게 하면 한 점에서의 기울기, 곧 미분계수⁠(derivative)⁠가 됩니다.

기울기 mm인 직선 y=mxy = mx는 "입력에 mm을 곱하는" 함수⁠(function)⁠이기도 합니다. 가장 단순한 선형변환⁠(linear transformation)⁠, 1×1 행렬⁠(matrix)⁠이 바로 기울기입니다. 그래서 국소 선형성⁠(local linearity)⁠은 "매끄러운 곡선도 확대하면 기울기 하나로 요약된다"는 말이 됩니다.

각도로 말하면 기울기는 탄젠트⁠(tangent)⁠입니다. 가로축과 θ를 이루는 직선의 기울기가 tan θ입니다. 흩어진 데이터 점들에 가장 잘 맞는 직선을 찾는 문제가 최소제곱 회귀⁠(least-squares regression)⁠입니다. 여기서 "가장 잘 맞는다"는 점들과의 세로 거리를 제곱해 모두 더한 값이 가장 작다는 뜻이고, 답으로 기울기와 절편이 함께 정해집니다.

이 개념이 나오는 큰 생각선형화: 휘어진 것을 곧게 보기

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미분에서 회전까지 · 1편 · 미분 순간의 속도 속도계는 '지금 이 순간'의 속도를 보여 준다. 순간에는 시간이 흐르지 않는데, 무엇을 재는 걸까? 소수 소수를 세는 사람들 소수는 제멋대로 흩어져 있는 것 같다. 그런데 멀리서 세어 보면 로그가 보인다. 최소제곱과 선형대수 잃어버린 소행성 1801년, 발견 몇 주 만에 태양 뒤로 사라진 세레스. 스물네 살의 가우스는 흩어진 관측값에서 궤도를 되찾았다. 혼돈 나비의 날갯짓 방정식이 정해져 있으면 미래도 정해질까? 소수점 아래 몇 자리를 버린 계산이 날씨 예보의 한계를 드러냈다. 통계와 인과 담배와 폐암 상관관계는 인과관계가 아니라고들 한다. 그렇다면 담배가 폐암을 일으킨다는 것은 어떻게 알게 되었을까? 신경망과 기계 학습 배우는 기계 예를 보여 주면 규칙을 스스로 찾는 기계. 1958년의 퍼셉트론에서 오늘의 심층 신경망까지, 그 밑바닥에는 미분과 연쇄법칙이 있다.

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