Capítulo 1
Derivación Univariada
1.1 Definición de Derivada
La derivada mide la tasa de cambio instantánea:
1.2 Reglas de Derivación
Cociente
Cadena
Derivadas comunes
En ML
La regla de la cadena es la base del backpropagation. La derivada de es .
1.3 Descenso de Gradiente (1D)
Para minimizar , iteramos:, donde η es la tasa de aprendizaje.
Visualización interactiva: ajusta η, pasos y punto inicial. Los puntos muestran el progreso del descenso.
Inicio: x = 2.000, f(x) = 3.860Final: x = -0.316, f(x) = -0.306
1.4 Optimización
Para encontrar mínimos/máximos, buscamos puntos donde .
Punto crítico
Segunda derivada
python
import numpy as np
from scipy.optimize import minimize_scalar
# Minimizar f(x) = x^2 + 0.5*sin(3x)
def f(x):
return x**2 + 0.5 * np.sin(3 * x)
resultado = minimize_scalar(f, bounds=(-2, 2), method='bounded')
print(f"Mínimo en x = {resultado.x:.4f}")
print(f"f(x) = {resultado.fun:.4f}")
# Con gradiente (descenso manual)
def df(x):
return 2*x + 1.5 * np.cos(3*x)
x = 2.0
lr = 0.1
for i in range(20):
x -= lr * df(x)
print(f"Paso {i+1}: x = {x:.4f}")
print(f"Final: x = {x:.4f}, f(x) = {f(x):.4f}")