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S 学部. C 学科. W 大学. G 研究室. WEB ページのリンクの関係. Google のページランク. 基本的な仕組は数学的 グラフの行列による表現 隣接行列(推移行列、遷移行列) 固有値と固有ベクトル. 行列の上と左の W, S, C, G は注釈 であり行列に含まれない. S 学部. C 学科. W 大学. G 研究室. WEB ページのリンクの関係. 隣接行列を転置する. 隣接行列 を 転置 する リンクを「出す」側から「受ける」側へ. 1. 1. 1. 1/3. 1/3. S 学部. C 学科. 1/3. W 大学.
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S学部 C学科 W大学 G研究室 WEBページのリンクの関係 Googleのページランク • 基本的な仕組は数学的グラフの行列による表現隣接行列(推移行列、遷移行列)固有値と固有ベクトル 行列の上と左のW, S, C, Gは注釈であり行列に含まれない
S学部 C学科 W大学 G研究室 WEBページのリンクの関係 隣接行列を転置する • 隣接行列 を転置するリンクを「出す」側から「受ける」側へ
1 1 1 1/3 1/3 S学部 C学科 1/3 W大学 G研究室 WEBページのリンクの関係 隣接行列から推移確率行列へ • 列(column)の総和が1または0になるように調整ページの評価値をリンク先に渡す
推移確率行列の固有値と固有ベクトル • 固有値λと固有ベクトルr • 行列 M を掛ける(乗算)ということは、グラフの辺に沿って(確率的に)推移するということである • 固有ベクトルの各要素は M を掛けても定数倍しか変化しない。(安定している)固有ベクトルの各要素がランクになる(ただし要素の和が1となるように正規化する)
1 2/9 S学部 C学科 1/3 1 1 1/3 1/3 W大学 G研究室 1/3 1/3 固有ベクトルの具体例 • GNUOctaveを使って計算する。固有値λ=1が最大の固有値であり、固有ベクトルは下の左のようになる。 • これを正規化したページランクは上の右である。 ページランクを記入した図 1/9
S学部 C学科 W大学 G研究室 Googleにおける工夫 • サイズの大きな疎(sparse)行列の固有ベクトルの計算 • ユーザがランダムにページを渡り歩くと仮定
S学部 C学科 W大学 G研究室 Googleにおけるページランク • 次の行列の固有ベクトルを求めて、要素の和が1になるように正規化する。
より深く調べるために • 本資料の例題は簡単にするために4つのサイトに閉じていた。現実のPageRankは早稲田大学(8/10)、理工学部(6/10)、CS学科(5/10)、後藤研(4/10)。 • 次の資料が参考になるhttp://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~baba/wais/pagerank.html本資料は上記を参考にした。ただしOctaveのスクリプトは若干改良した。 • Googleの創始者による論文も入手できる。Lawrence Page, Sergey Brin, Rajeev Motwani, Terry Winograd, 'The PageRank Citation Ranking: Bringing Order to the Web', 1998,http://www-db.stanford.edu/~backrub/pageranksub.ps Taher H. Haveliwala, 'Efficient Computation of PageRank', Stanford Technical Report, 1999,http://dbpubs.stanford.edu:8090/pub/1999-31
特集:情報数学の演習問題 • 2005年度の定期試験問題の解答を解説します。2006年度の諸君の勉強の参考にして下さい。 • 次の事実に注意してください。2004年度の金曜日(前半)の担当は上田和紀教授、2005年度から担当を交代して後藤滋樹です。 • 本日の授業では3題を解説します。残り2題は来週以降に解説する予定。
問1.集合 A={ 2, 3, 4, 5 }, 集合 B={ 1, 3, 5, 7 }とするとき、次の(1-1)~(1-6)の集合を外延的に表現せよ。 • ヒント: 記号の意味を覚えておく必要がある
問1.解答 • ヒント: 各集合の要素の数を考えてみる
問2.自然数の集合 N は無限集合である。このとき集合 N 2が可算無限集合 (enumerable set, countable set) であることを示せ。 • ヒント: N 2という表記法を誤解しないように
問2.解答 は自然数の集合の直積である。 の要素<x,y>に自然数 を対応づける関数は全単射である。よって と とは対等で同じ濃度をもつ。 集合 が可算無限集合であるから も可算 無限集合である。
問3.次の(3-1)~(3-3)で定義する各々の二項関係は、(a)反対称律、(r)反射律、(s)対称律、(t)推移律のどれを満たすか? (3-1)~(3-3)の各々について、満たす性質すべてを記号(a, r, s, t)で答えよ。
問3. (3-1) A は2次元平面上のすべての点の集合で、関係 R は「点 x は点 y よりも原点より遠くない」と定義される。 (3-2) Aは2次元平面上のすべての直線の集合で、関係 Rは「直線 xと直線 yが平行である」と定義される。 (3-3) 有限集合 A={0, 1, 2, 3, 4} の上でRは R={<0,0>,<1,1,>,<2,2>,<3,3>,<4,4>}というグラフで定義される。
問3.解答 (3-1) r, t (3-2) r, s, t (3-3) a, r, s, t
レポートの提出方法(2006年度 後藤担当) • レポート用紙を下記のURLからプリントする http://www.goto.info.waseda.ac.jp/~goto/infomath.html1班 (奇数班), と2班 (偶数班) で用紙が異なる • 提出場所は、60号館2階のCS学科事務所前のBOXBOX番号は掲示による • 締切厳守のこと提出期間は、2006年5月22日(月)~26日(金)の間
問1 集合の要素 • 次の集合に属するすべての要素を列挙せよ。 例: [1-1] (または P (P (fg))) [1-2] ヒント: [1-2]では+の左と右の集合の要素の数を、まず数えてみる。 これは有限集合である。
問2 関数 • 次の集合に属する要素を具体的に一つ挙げよ。 N{0,1}×{2,3} ヒント: まず集合 {0, 1}×{2, 3} の要素を具体的に書いてみる。
問3 集合の濃度(可算集合) • 自然数の集合 N={0,1,2,…}の直積 N2=N×Nから N への関数 f(x,y)={(x+y)2+3x+y}÷2 を考える。(3-1) f(0,0), f(0,1), f(1,0) ,f(0,2), f(1,1), f(2,0)の値を計算せよ。(3-2) N2は可算集合であることを説明せよ。
p q s r 問4 二項関係の反射推移的閉包 • 集合A = {p, q, r, s}上の二項関係R = {<p, q>, <q, r>, <r, s>, <r,r>}の反射推移閉包(すなわち R * )を求めよ. ヒント