按元素运算:标量分布
x、y 为独立噪音标量,x, y ~ N(0, σ²)(即向量的任意一个分量)。曲线为精确理论密度;推导见 README.md。 N(0, σ²) | 均值 0 | 方差 σ² | 正态,其余运算的参照基准。 N(0, 2σ²) | 均值 0 | 方差 σx²+σy² | 正态:独立正态之和仍正态,方差相加。 乘积正态 f(z) = K₀(|z|/σ²)/(πσ²) | 均值 0 | 方差 σx²σy²(方差的乘积)| 非正态:0 处对数尖峰、重尾(峰度 9)。 σ²χ²₁ | 均值 σ² | 方差 2σ⁴ | 非正态:只有正半轴,均值从 0 漂到 σ²("能量"不再关于 0 对称)。
向量求和:点积与长度分布
x、y 为 D 维向量,各分量独立同分布 N(0, σ²),考察把 D 个分量求和压成标量的运算。推导见 README.md。 Bessel-K 型(ν=(D−1)/2)| 均值 0 | 方差 D·σx²σy² | 非正态:D=1 乘积正态、D=2 Laplace,D 大由 CLT 趋近正态(拖 D 滑杆看全过程)。LLM 对应:attention 的 q·k 双方皆随机,分量方差 ≈ 1 时点积方差 = Dk,故 softmax 前除以 √Dk。 N(0, Dσ²) 精确正态 | 均值 0 | 方差 Dσ² | σ²=1/D 时方差恰为 1(双方随机只有 1/D)——线性层初始化 W ~ N(0, 1/Din) 即此情形,输出方差保持 1。 σ²χ²(D) | 均值 Dσ² | 方差 2Dσ⁴ | 只有正半轴;相对涨落 √(2/D),高维时长度集中到 σ√D(RMSNorm 能工作的前提)。 H 维双方随机点积 ÷√H(attention 分数,σ_w²=1/D)| 均值 0 | 方差 σ⁴,与 D、H 无关 | 形状只看 H(H=1 尖峰、H=2 Laplace、大 H 正态);训练后取决于 W_QᵀW_K 奇异值谱。