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  • Hessian矩陣的形式是怎樣的?它的數(shù)學(xué)含義、物理含義是什么呢?它的主要應(yīng)用有哪些呢?

    Hessian矩陣的形式是怎樣的?它的數(shù)學(xué)含義、物理含義是什么呢?它的主要應(yīng)用有哪些呢?
    數(shù)學(xué)人氣:140 ℃時間:2019-08-17 14:39:55
    優(yōu)質(zhì)解答
    就是海賽(海色)矩陣,在網(wǎng)上搜就有.
    在數(shù)學(xué)中,海色矩陣是一個自變量為向量的實(shí)值函數(shù)的二階偏導(dǎo)數(shù)組成的方塊矩陣,
    Hessian矩陣是多維變量函數(shù)的二階偏導(dǎo)數(shù)矩陣,H(i,j)=d^2(f)/(d(xi)d(xj))
    它是對稱的.如果是正定的的可用導(dǎo)數(shù)=0的變量組確定它的極小值,負(fù)定的確定它的極大值,否則無法確定極值.
    1.極值(極大值或極小值)的定義
    設(shè)有定義在區(qū)域D Rn上的函數(shù) y=f(x)=f(x1,...,xn) .對于區(qū)域D的一內(nèi)點(diǎn)x0=(x10,...,xn0),若存在x0的一個鄰域UD,使得
    f(x)≤f(x0) x∈U
    則稱x0是f(x)的極大點(diǎn),f(x0)稱為f(x)的極大值.
    相反,如
    f(x)≥f(x0) x∈U
    則稱x0是f(x)的極小點(diǎn),f(x0)稱為f(x)的極小值.
    2.海賽(Hessian)矩陣
    設(shè)函數(shù)y=f(x)=f(x1,...,xn)在點(diǎn)x0=(x10,...,xn0)的一個鄰域內(nèi)所有二階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù),則稱下列矩陣H為f(x)在x0點(diǎn)的海賽矩陣.
    顯然海賽矩陣是對稱的,從而它的所有特征根均為實(shí)數(shù).
    3.極值存在的必要條件
    若x0是f(x)的極值點(diǎn),如果存在,則
    進(jìn)一步設(shè)在一個鄰域內(nèi)所有二階導(dǎo)數(shù)連續(xù),H為在點(diǎn)x0的海賽矩陣.則
    (1)x0是f(x)的極小點(diǎn) H≥0,即H 的特征根均為非負(fù).
    (2)x0是f(x)的極大點(diǎn)H≤0,即H的特征根為非正.
    若在x0點(diǎn)有,則稱x0是f(x)的臨界點(diǎn),f(x0)為臨界值.
    4.極值存在的充分條件
    設(shè)f(x)在x0的一個鄰域內(nèi)所有二階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù),且x0是f(x)的臨界點(diǎn)(即),H為f(x)在x0點(diǎn)的海賽矩陣,則
    (1)H>0,即H為正定矩陣x0是f(x)的極小點(diǎn).
    (2)H0,detH=AC-B2>0,則H正定,從而(x0,y0)是f(x,y)的極小點(diǎn).
    (2)若A0,則H負(fù)定,從而(x0,y0)是f(x,y)的極大點(diǎn).
    (3)若detH=AC-B2
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