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输入计算

数学公式

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结果

已生成 ReLU 扫描结果
101
points from x = -5 to x = 5
End x5
Min x-5
Max x5
x f(x) -5 5 5
x f(x) = ReLU(x)
-5 0
-4.9 0
-4.8 0
-4.7 0
-4.6 0
-4.5 0
-4.4 0
-4.3 0
-4.2 0
-4.1 0
-4 0
-3.9 0
-3.8 0
-3.7 0
-3.6 0
-3.5 0
-3.4 0
-3.3 0
-3.2 0
-3.1 0
-3 0
-2.9 0
-2.8 0
-2.7 0
-2.6 0
-2.5 0
-2.4 0
-2.3 0
-2.2 0
-2.1 0
-2 0
-1.9 0
-1.8 0
-1.7 0
-1.6 0
-1.5 0
-1.4 0
-1.3 0
-1.2 0
-1.1 0
-1 0
-0.9 0
-0.8 0
-0.7 0
-0.6 0
-0.5 0
-0.4 0
-0.3 0
-0.2 0
-0.1 0
0 0
0.1 0.1
0.2 0.2
0.3 0.3
0.4 0.4
0.5 0.5
0.6 0.6
0.7 0.7
0.8 0.8
0.9 0.9
1 1
1.1 1.1
1.2 1.2
1.3 1.3
1.4 1.4
1.5 1.5
1.6 1.6
1.7 1.7
1.8 1.8
1.9 1.9
2 2
2.1 2.1
2.2 2.2
2.3 2.3
2.4 2.4
2.5 2.5
2.6 2.6
2.7 2.7
2.8 2.8
2.9 2.9
3 3
3.1 3.1
3.2 3.2
3.3 3.3
3.4 3.4
3.5 3.5
3.6 3.6
3.7 3.7
3.8 3.8
3.9 3.9
4 4
4.1 4.1
4.2 4.2
4.3 4.3
4.4 4.4
4.5 4.5
4.6 4.6
4.7 4.7
4.8 4.8
4.9 4.9
5 5

什么是 ReLU 激活函数?

线性整流单元(Rectified Linear Unit,简称 ReLU)是现代神经网络中应用最广泛的激活函数之一。它的定义为 \(f(x) = \max(0, x)\):当输入为正数时,原样返回该输入;当输入为负数时,则返回 0。这条简单的分段线性规则为网络引入了非线性,同时计算开销极低、求导也十分方便。

ReLU 函数图像:x 为负时是位于零的水平线,x 为正时是向上倾斜的直线
ReLU 函数对负输入输出零,对正输入则输出输入本身。

如何使用本计算器

只需输入三个值:x 的初始值(扫描的起点)、增量或步长(每一步 x 变化的幅度),以及重复次数(要生成多少个点)。工具会在每个 x 值上计算 ReLU,构建一张完整的 (x, f(x)) 数据表,并绘制出一条线性图——呈现出先平直、后上升、并在原点处出现拐角的典型形状。

公式详解

ReLU 的表达式为 \(f(x) = \max(0, x)\),也就是「当 \(x > 0\) 时取 \(x\),否则取 0」。扫描序列依据规则生成

$$f(x_k) = \max\left(0,\; x_k\right), \quad x_k = \text{Start }x + k \cdot \text{Step}, \quad k = 0,1,\dots,\text{Count}-1$$

其中 \(k\) 从 0 取到 \(\text{iterations} - 1\),因此最终的 x 值(endX)等于 \(\text{startX} + (\text{iterations} - 1) \cdot \text{stepX}\)。在所有负数输入区间,函数值恒为零;进入正数区间后,则以恒定的斜率 1 上升。

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展示 ReLU 公式两部分的示意图:在原点处分开的零区域和恒等区域
ReLU 是分段函数:x 为负时 f(x)=0,x 为正时 f(x)=x。

实例演示

采用默认参数 \(\text{startX} = -5\)、\(\text{stepX} = 0.1\)、\(\text{iterations} = 101\),扫描区间为 x 从 \(-5\) 到 \(-5 + 100 \cdot 0.1 = +5\),共包含 101 个点(含端点)。当 \(x = -2.0\) 时,\(f = \max(0, -2.0) = 0\);当 \(x = 0\) 时,\(f = 0\);当 \(x = 0.1\) 时,\(f = 0.1\);当 \(x = 2.5\) 时,\(f = 2.5\);当 \(x = 5.0\) 时,\(f = 5.0\)。绘制出的曲线在整个负数区间始终贴着零,随后线性攀升至 \((5, 5)\)。

常见问题

ReLU 在零点处可导吗? 不可导。ReLU 在 \(x = 0\) 处存在一个拐角(折点),因此在该点不可导。它的导数在 \(x < 0\) 时为 0,在 \(x > 0\) 时为 1;按惯例,通常将 0 处的导数取为 0。

步长可以为负吗? 可以。负步长会让 x 向下扫描。若步长为零,则每个 x 都等于起始值(退化为一列恒定值)。

为什么 ReLU 如此流行? 在正数区间,它避免了 sigmoid 和 tanh 常见的梯度消失问题;计算极其简单;并且往往会产生稀疏激活,这通常能加快训练速度。

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