[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

Claude Opus 4.7 完全ガイド — 公式情報で読み解くモデル仕様とClaude Codeでの実践ノウハウ

Claude Opus 4.7 完全ガイド — 公式情報で読み解くモデル仕様とClaude Codeでの実践ノウハウ

こんにちは! Qualitegプロダクト開発部です! 2026年4月に、AnthropicからClaude Opus 4.7がリリースされました。 今回のアップデートは、単にベンチマークが上がったという話ではありません。命令の解釈の仕方、応答長、ツール呼び出しの頻度、subagentの起動方針まで、モデルの振る舞いそのものが変わっています。 それに伴い、4.6までに作り込んだプロンプトや設定の一部は、外したり再評価したりする必要があります。本記事では、そうした移行時の落とし穴と、4.7時代に合わせた運用作法を、できるだけ実践的にまとめました。 この記事では、まずOpus 4.7で何が変わったのかを確認し、そのうえでClaude Code CLI版とClaude Code Web版でどう使いこなすべきかを見ていきます。 (通常のclaude.aiチャットUIは対象外です。) なお、けっこう長めの記事になっているので、 頭から通読していただく必要はありません。 下の目次から、気になるところや今すぐ困っているところだけ拾い読みしていただいて大丈夫です。 たとえば「とりあえず4.

By Qualiteg プロダクト開発部
サブスクリプションビジネスの完全ガイド【第3回】サブスクリプションビジネスの成長設計

サブスクリプションビジネスの完全ガイド【第3回】サブスクリプションビジネスの成長設計

こんにちは、Qualitegコンサルティングです! サブスクリプションビジネスの完全ガイド 第3回 をお届けいたします! 今回は、 PLG・SLG、ユニットエコノミクス、データ改善の実務ポイントについて解説していきたいとおもいます! この記事でわかること  ・PLG・SLG・ランドアンドエクスパンドの違いと使い分け  ・NRR、LTV/CAC、ペイバック期間など主要指標の実務的な読み方  ・バーンレートとランウェイから資金繰りリスクを把握する方法  ・ファネル分析・コホート分析・A/Bテストによる改善の進め方  ・AIプロダクト特有の原価構造とユニットエコノミクスの注意点 サブスクビジネス完全攻略 シリーズ一覧 第1回 『アープがさぁ...』『チャーンがさぁ...』にもう困らない サブスクビジネス完全攻略 第1回~『アープがさぁ...』『チャーンがさぁ...』にもう困らない完全ガイドなぜサブスクリプションモデルが世界を変えているのか、でもAI台頭でSaaSは終わってしまうの? こんにちは! Qualitegコンサルティングです! 新規事業戦略コンサルタントとして日々

By Qualiteg コンサルティング
(株)Qualiteg、Startup JAPAN EXPO 2026 出展レポート

(株)Qualiteg、Startup JAPAN EXPO 2026 出展レポート

こんにちは! Qualitegビジ開マーケティング部です! 2026年4月15日(水)から16日(木)までの2日間、幕張メッセで開催された「Startup JAPAN EXPO 2026」(主催:Eight / Sansan株式会社)に、 株式会社Qualitegとして出展してまいりました! Startup JAPAN EXPO 2026 出展概要 項目内容会期2026年4月15日(水)〜16日(木) 各日10:00〜17:00会場幕張メッセ 展示ホール7・8ブース16-16主催Eight(Sansan株式会社) 今回の展示テーマは—— 「依頼は並列に、思考は止めず。」 主力プロダクト「Bestllam®」に新搭載されたAIエージェント機能と、AIセキュリティソリューション「LLM-Audit™」の実演デモを、2日間にわたってお届けしました。 ブース番号は 16-16。展示ホール7・8の一角に、今回も気合いを入れて陣を構えました💪 プレスリリース 株式会社Qualiteg、

By Qualiteg ビジネス開発本部 | マーケティング部