hessian矩陣 快速理解偏導數與海森矩陣

2021-10-11 08:58:38 字數 1176 閱讀 8424

一階與多階連續偏導數

一階偏導數:

對於z=f(x,y) 這個二元函式來說, 有兩個一階偏導數:

假設 z 在(x0,y0) 處及其附近有定義, 若一元函式(注意我們這裡把y=y0當做y為常數y0)f(x,y0) 在x=x0 處可導,那麼就稱此導數值為二元函式z=f(x,y)在點(x0,y0)處對x的一階偏導數:

同理, 對於f(x,y)的第二個一階偏導數關於y的是:

二階偏導數:

二階偏導數就是一階偏導數的一階導數。 對於z=f(x,y)來說, 有4個二階偏導數。:

如果對於3元函式的二階偏導數就是9個, 一共有3個一階偏導數, 每個一階偏導數有3個二階偏導數。 例如(x,y,z) 二階偏導數就是對 (xx,xy,xz)(yx,yy,yz) (zx,zy,zz) 分別求偏導也就是乙個3x3的方陣,這個方陣就是海森矩陣,黑塞矩陣 hessian。

其中第一行實際上是f(x,y,z) 對x的一階偏導數的偏導數。f對x的一階偏導數是 :

而f'的一階偏導數也有3個就是上面方陣的第一行的3個元素,每個元素代表了x的一階偏導數 的 關於x,y, z 的 一階偏導數

(1)當a正定矩陣時, 在m處是極小值;

(2)當a負定矩陣時, 在m處是極大值;

(3)當a不定矩陣時, m不是極值點。

(4)當a為半正定矩陣或半負定矩陣時,m是「可疑」極值點,尚需要利用其他方法來判定。

偏導與梯度:

梯度與導數關係: 梯度本身是乙個向量, 指向函式增長變化最快的方向。 而梯度這個向量裡每乙個維度的值 就是對這個維度求偏導的值。梯度向量的維度和引數的個數是一樣的。 例如w是乙個權值矩陣,共有(5,6)的維度,就意味著有30個引數, 我們的梯度向量就是乙個30維度的向量。

使用損失函式loss, 對函式的權重的每乙個引數求偏導。求得的每乙個引數的偏導數組成的向量,就是我們要的梯度。

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