[AI数理]対数関数の微分法・前編

[AI数理]対数関数の微分法・前編

おはようございます!(株) Qualiteg 研究部です。

本日から2回にわたって対数関数について学んでいきましょう。
正確にいうと、対数関数の微分法を学びます。

対数関数って何だっけ?

まず、対数関数というのは、「ある数 \( x \) が別の数 \( b \) を何回かけると \( x \) になるか」を調べる方法です。例えば、\( b \) が 2 で \( x \) が 8 の場合、2 を 3 回かけると 8 になります。この場合、数学的には「\( b \) の \( x \) に対する対数」と言います。

これを数式で表すと、次のようになります:

$$
\log_b(x) = y
$$

ここで \( b \) は底(てい)、\( x \) は真数、\( y \) は \( b \) を何回かけたら \( x \) になるかを表す数です。例えば、\( b = 2 \) と \( x = 8 \) の場合、\( y = 3 \) となります。なぜなら、2 を 3 回かけると 8 になるからです。

$$
\log_2(8) = 3
$$

対数関数は「逆」の関数と考えることもできます。つまり、乗算(かけ算)の逆が除算(わり算)であるように、累乗(たとえば 2 の 3 乗は 8)の逆が対数関数です。

なぜ対数関数は重要か?

まず、「なぜ、対数関数を学ぶ必要があるか」を説明します。

対数関数は、機械学習の分類問題での代表的な損失関数である 交差エントロピー関数の式に登場します。

多値分類用の交差エントロピー関数

$$
\ - \frac{1}{N} \sum_{i}^{N} \sum_{k}^{K} t_{ik} \log y_{ik} \tag{1}
$$

二値分類用の交差エントロピー関数

$$
\ - \frac{1}{N} \sum_{i}^{N} \lbrack t_{i} \log y_{i} + (1- t_{i}) \log (1- y_{i}) \rbrack \tag{2}
$$

ニューラルネットワークの学習では損失関数を最小化するように学習していきますが、損失関数が小さくなる方向(勾配)を求めるため損失関数の微分を求めます。

このように交差エントロピー関数は対数関数を含む関数となっているため、対数関数の微分が必要になります。

本シリーズは、 対数関数の微分法 をマスターすることが目的です。対数関数の微分を理解するために、まず対数関数の基礎をマスターし、それを使って対数関数の微分を学習していきます。

1. 対数関数 \(log\) とは

さて、再度、こんどは数式ベースで対数関数について説明いたしますね。

$$
y = \log_a x
$$

\(a\) を何乗すると \(x\) になるか を求めるのが 対数「 \(\log\) 」です。これを \(a\) を底とする対数関数といいます。

\(y=\log_a x\) のとき \(a^{y} = x\) となります。

また \(y=\log_a x\) は \(y=a^{x}\) の逆関数となります。

\(y=\log_2 x\) で \(x=8\) とすると、 \(y=\log_2 8\) ・・・ \(2\) を何乗すると \(8\) になるかを求めることになるので、答えは \(y=3\) となります。

いかがでしたでしょうか。

思い出してみると(または、今学んでみた感想として)案外とっつきやすやすくないでしょうか。

それでは、また次回お会いしましょう!


navigation

Read more

【AI×CAD 第3回】「この形、抜けません」を設計中に知る。金型DFM(抜き勾配・アンダーカット・肉厚)をブラウザで自動チェック

【AI×CAD 第3回】「この形、抜けません」を設計中に知る。金型DFM(抜き勾配・アンダーカット・肉厚)をブラウザで自動チェック

抜き勾配・アンダーカット・局所的な肉厚の要注意箇所は、型開き方向を決めれば形状から機械的に一次チェックできます。わざと不良を仕込んだ樹脂ケースでCADASの金型DFMを実走し、要勾配11.8%・アンダーカット0.2%(横穴のみ)・肉厚中央値2.00mmが出るまでと、その判定の仕組みを解説します。

By Qualiteg コンサルティング
Claude Codeで急にgrepが承認待ちになる v2.1.259でRead denyルールがBashのgrepにも効くようになった

Claude Codeで急にgrepが承認待ちになる v2.1.259でRead denyルールがBashのgrepにも効くようになった

Claude Code を bypassPermissions で走らせているのに、今日から grep -r が承認待ちで止まるようになった。原因は 2026年9月2日リリースの v2.1.259 で、settings.json の Read deny ルールが Bash の grep にも当たるようになったこと。前日の v2.1.258 と並べて実測し、通る書き方と通らない書き方を表にまとめました。

By Qualiteg プロダクト開発部
日本語対応 LLMランキング2026 ~ベンチマーク分析レポート~(9月1日版)

日本語対応 LLMランキング2026 ~ベンチマーク分析レポート~(9月1日版)

はじめに 本レポートは、Nejumi Leaderboard 4のベンチマークデータ(2026/9/1版)に基づいて、日本語対応LLMの性能を総合的に分析したものです。 前回は 2026/7/10 版の分析レポート を公開しましたが、わずか2か月弱で首位が入れ替わり、 オープンモデルが総合3位に食い込む激アツの回となりました! (定期的に最新LLMランキングを更新してまいります。当社のX(旧Twitter)をフォローいただくことで更新情報を受け取り可能です) Nejumi Leaderboard 4は、日本語タスクにおけるLLMの性能を多角的に評価する信頼性の高いベンチマークとして知られています。汎用的言語性能(GLP)とアラインメント(ALT)の2軸で構成され、翻訳・要約・推論・コーディングから毒性・バイアス・真実性まで、幅広い観点をカバーしているのが特徴です。 本分析では、商用APIモデルとオープンモデルの両方を対象に、それぞれの特徴や傾向を詳しく見ていきます。 まず、今回の3大トピックを先にご紹介します。 * Claude Opus 5が総合スコア0.8720で

By Qualiteg プロダクト開発部, Qualiteg コンサルティング