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    <title>Mads on Calm Engineering</title>
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    <description>Recent content in Mads on Calm Engineering</description>
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      <title>Basics of Data Manipulation in Python</title>
      <link>https://lukastymo.com/posts/017-ds-data-manipulation/</link>
      <pubDate>Wed, 31 May 2023 10:22:51 +0200</pubDate>
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      <description>&lt;p&gt;In this post, we learn the basics of data manipulation in Python. We&amp;rsquo;ll use the following:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Regular Expressions&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Numpy&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Pandas&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;regular-expression&#34;&gt;Regular Expression&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s start from this string and basic imports:&lt;/p&gt;</description>
      <content:encoded>&lt;p&gt;In this post, we learn the basics of data manipulation in Python. We&amp;rsquo;ll use the following:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Regular Expressions&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Numpy&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Pandas&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;regular-expression&#34;&gt;Regular Expression&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s start from this string and basic imports:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;re&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;str&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Hello, World. It&amp;#39;s me, Python.&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Now we can use regular expressions to get what we&amp;rsquo;re looking for. For example, we want all words which start from capital letter are of size at least 2:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pattern&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;sa&#34;&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;[A-Z]\w+&amp;#39;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;findall&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pattern&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;str&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Hello&amp;#39;&lt;/span&gt;, &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;World&amp;#39;&lt;/span&gt;, &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;It&amp;#39;&lt;/span&gt;, &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Python&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Listing:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;1: &lt;code&gt;r&#39;[A-Z]\w+&#39;&lt;/code&gt; - r indicates to Python it&amp;rsquo;s not a normal string. Otherwise, it would treat &lt;code&gt;\&lt;/code&gt; as a special character, like &lt;code&gt;\n&lt;/code&gt; - a new line,&#xA;which wouldn&amp;rsquo;t be what we want here, as regexp uses them to indicate special meaning, e.g. &lt;code&gt;\w&lt;/code&gt; - word character. Next, &lt;code&gt;[A-Z]&lt;/code&gt; means that&#xA;the first letter should be between A - Z, and lastly, &lt;code&gt;+&lt;/code&gt; means we want at least one-word character, which together with the first letter give us at least 2 size (asked in the question)&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;2: Once we have the pattern, we need to apply it to the string. &lt;code&gt;findall&lt;/code&gt; gives us a list of all matches.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;To learn more about regular expression, we can check the well-written documentation: &lt;a href=&#34;https://docs.python.org/3/library/re.html&#34;&gt;https://docs.python.org/3/library/re.html&lt;/a&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;To create complicated regexp, sometimes we want to experiment with them on our test. We can do this, for example here: &lt;a href=&#34;https://regex101.com/&#34;&gt;https://regex101.com/&lt;/a&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Even though regexp has a bad press, it may be helpful when we start data preparation.&lt;/p&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;numpy&#34;&gt;NumPy&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;NumPy is a library for scientific computing. It helps in working in large, multi-dimensional arrays and matrices. It also comes with a lot of mathematical functions.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s see it in action:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;numpy&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&amp;lt;class &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;list&amp;#39;&lt;/span&gt;&amp;gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&amp;lt;class &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;numpy.ndarray&amp;#39;&lt;/span&gt;&amp;gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;&lt;code&gt;list&lt;/code&gt; is a basic type in Python. It&amp;rsquo;s very good but has some limitations. Especially in numerical and matrix operations. For example:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt;1, 2, 3, 4, 5, 6&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Oh no, interpreting our lists as vectors don&amp;rsquo;t seem right. Adding two vectors here should be &lt;code&gt;[5, 7, 9]&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;As we would like to use lots of matrices and vectors and have different mathematical operations, different types must be introduced.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Meet &lt;code&gt;ndarray&lt;/code&gt;, which gives you a variety of math functions. Additionally, &lt;code&gt;ndarray&lt;/code&gt; is statically typed. The type is known&#xA;on the creation of the array, whereas with lists, we can keep different types: &lt;code&gt;my_list = [1, &#39;hello&#39;, 3.14]&lt;/code&gt;.  We say that &lt;code&gt;ndarray&lt;/code&gt; is homogeneous.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt;5, 7, 9&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;We can do much better:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rand&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.6&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;lt;-&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;values&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;arange&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;9&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;linspace&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.25&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rand&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x2&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;and vector operations:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rand&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rand&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;element&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;wise&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;addition&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;element&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;wise&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;subtraction&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;%&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;element&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;wise&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;modulo&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;element&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;wise&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;multiplication&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;@&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dot&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;product&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Where dot product is defined as:&#xA;$$&#xA;\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = \sum_{i=1}^{n} a_i b_i&#xA;$$&lt;/p&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;pandas&#34;&gt;Pandas&lt;/h2&gt;&#xA;&#xA;&lt;h3 id=&#34;series&#34;&gt;Series&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Pandas, another common library in data science, is built on top of Numpy. It gives us a lot of useful functions for data manipulation.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;code&gt;Series&lt;/code&gt;, is one-dimensional &lt;code&gt;ndarray&lt;/code&gt; with axis labels:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pandas&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pd&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pd&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Series&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Alice&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Bob&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Molly&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;    Alice&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;     Bob&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;2&lt;/span&gt;    Molly&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;dtype: object&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Initially, I was confused by this type, as it looks exactly like an array. The key here comes with the labels,&#xA;which may not only be ints but any type, for example, &lt;code&gt;string&lt;/code&gt; or &lt;code&gt;datetime&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;s&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pd&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Series&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;({&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;AAA&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Alice&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;     &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;BBB&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Bob&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;     &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;CCC&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Molly&amp;#39;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;})&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;iloc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;BBB&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Bob&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Bob&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;7-8: &lt;code&gt;iloc&lt;/code&gt; integer location index - returns as a row by numeric index, whereas &lt;code&gt;loc&lt;/code&gt; label-based index returns a row by a label.&lt;/p&gt;&#xA;&#xA;&lt;h3 id=&#34;dataframe&#34;&gt;DataFrame&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pd&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataFrame&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;({&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;A&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;B&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;C&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;9&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;})&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-shell&#34; data-lang=&#34;shell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;   A  B  C&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;4&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;2&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;5&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;8&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;2&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;3&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;6&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;9&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Series was one dimensional labelled array, and DataFrame is a two-dimensional labelled array. It&amp;rsquo;s like a table in SQL or Excel.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;And just like SQL, it provides a lot of useful functions: groupby, join, merge, etc.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s do some practice in DataFrame. For this, I will use Finance Data from Kaggle: &lt;a href=&#34;https://www.kaggle.com/datasets/nitindatta/finance-data?resource=download&#34;&gt;https://www.kaggle.com/datasets/nitindatta/finance-data?resource=download&lt;/a&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Read the data:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pandas&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pd&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;matplotlib.pyplot&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pd&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;read_csv&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Finance_data.csv&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;your&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;path&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;the&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;csv&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;head&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;())&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Group and narrow does amount of columns:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;gender&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Mutual_Funds&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]]&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;groupby&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;gender&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;count&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-fallback&#34; data-lang=&#34;fallback&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Female,15&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Male,25&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s leave only records which have Mutual Funds (and show the first 10 rows):&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Mutual_Funds&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;head&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;what about drawing a plot, let&amp;rsquo;s say a gender distribution:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;groupby&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;gender&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;age&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kind&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;kde&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;xlabel&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;Age&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;legend&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;show&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://lukastymo.com/images/posts/017/01_gender.png&#34; alt=&#34;Gender distribution&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;</content:encoded>
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      <title>Math Methods in Data Science</title>
      <link>https://lukastymo.com/posts/018-ds-math_methods/</link>
      <pubDate>Tue, 30 May 2023 07:45:37 +0200</pubDate>
      <guid>https://lukastymo.com/posts/018-ds-math_methods/</guid>
      <description>&lt;p&gt;In Data Science, understanding some math is essential. Let&amp;rsquo;s review some essential math methods in Python grouped in:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Basics&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Linear Algebra&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Probability&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Statistics&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;basics&#34;&gt;Basics&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Basic operations on sets&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-fallback&#34; data-lang=&#34;fallback&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;set(range(1, 10)) // a set&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 = {x for x in range(1, 10) if x % 2 == 0} // another set&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod3 = {x for x in range(1, 10) if x % 3 == 0} // yet another set&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 | mod3 // union&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 &amp;amp; mod3 // intersection&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 - mod3 // difference&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Solving Functions in python are done with &lt;strong&gt;sympy&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;</description>
      <content:encoded>&lt;p&gt;In Data Science, understanding some math is essential. Let&amp;rsquo;s review some essential math methods in Python grouped in:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Basics&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Linear Algebra&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Probability&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Statistics&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;basics&#34;&gt;Basics&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Basic operations on sets&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-fallback&#34; data-lang=&#34;fallback&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;set(range(1, 10)) // a set&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 = {x for x in range(1, 10) if x % 2 == 0} // another set&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod3 = {x for x in range(1, 10) if x % 3 == 0} // yet another set&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 | mod3 // union&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 &amp;amp; mod3 // intersection&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;mod2 - mod3 // difference&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Solving Functions in python are done with &lt;strong&gt;sympy&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;sympy&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;sp&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sp&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;symbols&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;x&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;diff&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;first&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;derivative&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;of&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;with&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;respect&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dy&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sp&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;solve&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;solve&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s take more complicated functions and plot it&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sp&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://lukastymo.com/images/posts/018/plot1.png&#34; alt=&#34;plot of a function&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df_dx&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;diff&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df_dx&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output: &lt;code&gt;2x+3&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Now, we can calculate the value in a x=2 point of the derivative:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df_dx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;evalf&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;subs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;})&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;or find zeros of the derivative:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sp&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;solve&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;df_dx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output: &lt;code&gt;[-3/2]&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;linear-algebra&#34;&gt;Linear Algebra&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Numpy provies a lot of methods for linear algebra. They are defined in &lt;code&gt;np.linalg&lt;/code&gt; module.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s define some vectors:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;numpy&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;20&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;30&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;40&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;50&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;vector&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;w&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;vector&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;There are a few important concepts with vectors and matrices. Firstly, let&amp;rsquo;s understand the definition and then see how we can calculate it in Python.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;linear combination - a linear combination of vectors v1, v2, &amp;hellip;, vn is any vector of the form a1v1 + a2v2 + &amp;hellip; + anvn, where a1, a2, &amp;hellip;, an are scalars&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;span - the span of a set of vectors is the set of all their linear combinations&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;basis - a basis of a vector space is a set of vectors that are linearly independent and that span the vector space&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;linear independence - a set of vectors is linearly independent if no vector in the set is a linear combination of the other vectors in the set&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;rank of a matrix - the maximum number of linearly independent column vectors in the matrix&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;dot product - the dot product of two vectors is the sum of the products of the corresponding entries of the two sequences of numbers&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;linalg&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix_rank&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rank&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;of&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dot&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;product&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;w&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;w&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;w&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;element&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;wise&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;multiplication&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;and operations on some matrices&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;randn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;shape&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output: &lt;code&gt;(3, 4)&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Check linear independence:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rank&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;linalg&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix_rank&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;is_linear_independence&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rank&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;shape&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;is_linear_independence&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output: &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Matrix operations:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;A&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;randn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;B&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;randn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;multiplication&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;A&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;@&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;B&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;or&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;multiplication&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;linalg&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;det&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;determinant&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;linalg&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;inv&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;inverse&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Lastly, we see how we can find eigenvalues and eigenvectors.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;A scalar &lt;strong&gt;λ&lt;/strong&gt; is called an eigenvalue of a matrix A if there is a non-zero vector x such that Ax = λx.&#xA;Such a vector x is called an &lt;strong&gt;eigenvector&lt;/strong&gt; corresponding to &lt;strong&gt;λ&lt;/strong&gt;.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;eigvalues&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;eigvectors&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;linalg&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;eig&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;eigenvalues&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;and&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;eigenvectors&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;probability&#34;&gt;Probability&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;To play with probability we need to import &lt;code&gt;scipy.stats&lt;/code&gt; module, and few more:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;scipy.stats&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;norm&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;scipy.stats&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rv_discrete&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;numpy&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;matplotlib.pyplot&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;We can define a very simple random variable:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;randint&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;100&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;define&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;variable&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;between&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;100&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s define few concepts:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;probability mass function - a function that gives the probability that a discrete random variable is exactly equal to some value&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Discrete distribution:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;arange&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;P_x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.4&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rv_discrete&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;X&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;values&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;P_x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pmf&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;probability&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mass&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;function&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output: &lt;code&gt;array([0.1, 0.4, 0.3, 0.1, 0.1])&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s plot it:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;fig&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;subplots&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; 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alt=&#34;plot of a probability mass function&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Similarly, for continous distribution:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;probability dense function - a function that gives the probability that a continuous random variable would have exactly the value x&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std_dev&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;norm&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scale&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std_dev&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;define&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normal&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;distribution&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std_dev&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; 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alt=&#34;plot of a probability dense function&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;To calculate expected values, variance, conditional probability and Bayes&amp;rsquo; rule:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;expect&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;expected&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;value&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;var&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;//&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;variance&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;A&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;choice&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;B&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;choice&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a_and_b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;A&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a_given_b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a_and_b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a_given_b&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&#xA;&lt;code&gt;0.7499999999999999&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Bayes&amp;rsquo; rule - a way to calculate conditional probability. It is named after Thomas Bayes, who first showed how it worked.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;bayes_rule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b_given_a&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b_given_a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b_given_a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.1&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.4&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bayes_rule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b_given_a&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_a&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_b&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output: &lt;code&gt;0.125&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&#xA;&lt;h2 id=&#34;statistics&#34;&gt;Statistics&lt;/h2&gt;&#xA;&#xA;&lt;h3 id=&#34;central-limit-theorem&#34;&gt;Central Limit Theorem&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Central Limit Theorem - the sum of a large number of independent random variables will be approximately normally distributed&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s check this:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;num_samples&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10000&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sample_size&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;500&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# Population with non normal distribution&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;population&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;uniform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;low&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;high&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1_000_000&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# Take &amp;#39;num_samples&amp;#39; samples of size &amp;#39;sample_size&amp;#39; from the population&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;samples&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;choice&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;population&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;num_samples&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sample_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sample_means&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;samples&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;axis&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sample_means&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;code&gt;array([4.9086697 , 4.82018441, 4.78162058, ..., 4.90335171, 5.09722832, 5.02062739])&lt;/code&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;And plot it:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;fig&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;subplots&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;figsize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;14&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hist&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;population&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bins&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;30&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;density&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;color&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;red&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;alpha&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;set_title&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Original Population Distribution&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;set_xlabel&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Value&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;set_ylabel&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Density&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hist&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sample_means&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bins&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;30&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;density&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;color&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;green&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;alpha&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;set_title&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Distribution of Sample Means&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;set_xlabel&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Sample Mean&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ax2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;set_ylabel&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Density&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;show&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&#xA;&lt;img src=&#34;https://lukastymo.com/images/posts/018/plot4.png&#34; alt=&#34;plot of the Central Limit Theorem&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;As you can see taking lots of samples from a non-normal distribution and calculating the mean of each sample, we get a normal distribution!&lt;/p&gt;&#xA;&#xA;&lt;h3 id=&#34;hypothesis-testing&#34;&gt;Hypothesis Testing&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Hypothesis testing - a way to test whether a sample is likely to have come from a particular population.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;In a two-sample t-test the null hypothesis is that the means of both groups are the same. If the p-value is less than the significance level, then we can reject the null hypothesis.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Rejecting a hypothesis means that we found statistically significant evidence to say that the means of two populations are different.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;scipy.stats&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;stats&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;group1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normal&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;5.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scale&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;30&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;group2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normal&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;6.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scale&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;30&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;alpha&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.05&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;t_stat&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_value&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stats&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ttest_ind&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;group1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;group2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;t_stat&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_value&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p_value&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;alpha&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Reject null hypothesis&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;else&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Fail to reject null hypothesis&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Output:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-plaintext&#34; data-lang=&#34;plaintext&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;-2.096984052240135&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;0.04036532774839232&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Reject null hypothesis&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&lt;p&gt;Rejected as expected. There are different as we have selected different mean and standard deviation.&lt;/p&gt;&#xA;</content:encoded>
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