矩阵求导公式

更新时间:2025-11-18 07:07:43
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矩阵求导公式主要涉及雅可比矩阵(Jacobian matrix)和海森矩阵(Hessian matrix)。以下是一些基本公式:

1. 矩阵的导数:若 \( f: \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}^m \) 是一个从 \( n \) 维实数向量空间到 \( m \) 维实数向量空间的映射,那么 \( f \) 在点 \( x \) 的导数是一个 \( m \times n \) 的矩阵,其第 \( i \) 行第 \( j \) 列的元素是 \( f \) 在 \( x \) 处的第 \( i \) 个输出对第 \( j \) 个输入的偏导数。

2. 雅可比矩阵:对于函数 \( f: \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}^m \),其雅可比矩阵 \( J_f(x) \) 是一个 \( m \times n \) 的矩阵,其元素为 \( f \) 在 \( x \) 处的偏导数。

3. 矩阵乘积的导数:若 \( f(x) = A(x)B(x) \),其中 \( A(x) \) 和 \( B(x) \) 是 \( n \times n \) 的矩阵,那么 \( f(x) \) 的导数 \( f'(x) \) 可以通过乘积规则计算,即 \( f'(x) = A'(x)B(x) + A(x)B'(x) \)。

4. 转置的导数:若 \( f(x) = x^T \),其中 \( x \) 是一个 \( n \times 1 \) 的矩阵,那么 \( f(x) \) 的导数 \( f'(x) \) 是一个 \( 1 \times n \) 的矩阵,其元素为 \( x \) 的转置。

5. 逆矩阵的导数:若 \( f(x) = x^{-1} \),其中 \( x \) 是一个可逆的 \( n \times n \) 矩阵,那么 \( f(x) \) 的导数 \( f'(x) \) 可以通过公式 \( f'(x) = -x^{-1}x^{-1} \) 计算。

6. 函数的复合导数:若 \( f(x) = g(h(x)) \),那么 \( f(x) \) 的导数 \( f'(x) \) 可以通过链式法则计算,即 \( f'(x) = g'(h(x))h'(x) \)。

通过掌握这些基本公式,可以解决许多涉及矩阵求导的问题。考研过程中,熟练运用这些公式对于解决数学、物理等学科的问题至关重要。

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