海赛(Hesse)矩阵

数学中,海色矩阵是一个自变量为向量的实值函数的二阶 偏导数组成的 方块矩阵,此函数如下:
海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu

 

如果f所有的二阶导数都存在,那么f 的海色矩阵即:

H( f) ij( x) = DiDjf( x)

 

其中 海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu,即

海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu

 

(也有人把海色定义为以上矩阵的行列式)海色矩阵被应用于牛顿法解决的大规模优化问题。

 混合偏导数和海色矩阵的对称性

海色矩阵的混合偏导数是海色矩阵主对角线上的元素。假如他们是连续的,那么求导顺序没有区别,即

海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu

 

上式也可写为

海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu

 

在正式写法中,如果f函数在区域D内连续并处处存在二阶导数,那么f的海色矩阵在D区域内为对称矩阵

在 R^2→R 的函数的应用

给定二阶导数连续的函数海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu,海色矩阵的行列式,可用于分辨f的临界点是属于鞍点还是极值

对于f的临界点(x0,y0)一点,有 海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu,然而凭一阶导数不能判断它是鞍点、局部极大点还是局部极小点。海色矩阵可能解答这个问题。

海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu
  • H > 0 :若海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu,则(x0,y0)是局部极小点;若海赛(Hesse)矩阵 - luoyiweiran - chully.xu,则(x0,y0)是局部极大点。
  • H < 0 :(x0,y0)是鞍点。
  • H = 0 :二阶导数无法判断该临界点的性质,得从更高阶的导数以泰勒公式考虑。

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