Innere Produkte
Das Skalarprodukt als Maß für Länge, Winkel und Ähnlichkeit — die Brücke zwischen Algebra und Geometrie.
Definition
Das innere Produkt (auch Skalarprodukt) zweier Vektoren ordnet ihnen eine einzelne Zahl zu. Es ist die Summe der komponentenweisen Produkte:
Die algebraische Definition
Das Ergebnis ist ein Skalar, kein Vektor — daher der Name. Aus diesem einfachen Ausdruck lassen sich Länge, Winkel und Ähnlichkeit ableiten.
Geometrische Bedeutung
Dieselbe Größe besitzt eine geometrische Form, die den eingeschlossenen Winkel sichtbar macht:
Positiv
Die Vektoren zeigen in eine ähnliche Richtung — das innere Produkt ist positiv.
Null
Die Vektoren stehen orthogonal zueinander. Das Skalarprodukt verschwindet.
Negativ
Die Vektoren zeigen in entgegengesetzte Richtungen — das Produkt ist negativ.
Länge und Orthogonalität
Das innere Produkt eines Vektors mit sich selbst liefert das Quadrat seiner Länge (Norm):
Zwei Vektoren heißen orthogonal, wenn ihr inneres Produkt null ist: . Orthogonalität ist das algebraische Pendant zum rechten Winkel.
Warum das für ML zählt
Kosinus-Ähnlichkeit
Auf Länge 1 normiert misst das innere Produkt die Kosinus-Ähnlichkeit zweier Embeddings — die Grundlage semantischer Suche und Empfehlungssysteme.
Gewichtete Summe
Die Vor-Aktivierung eines Neurons ist ein inneres Produkt aus Gewichts- und Eingabevektor.