海森矩阵(Hessian Matrix)与泰勒展开式

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海森矩阵(Hessian Matrix)与泰勒展开式:


一元泰勒展开式:


定理:设n为一正整数,若定义在一个包含



α

\alpha






α





的区间上的函数f在



α

\alpha






α





点处n+1次可导,那么对于这个区间上的任意x1都有:




f

(

x

)

=

f

(

α

)

+

f

1

(

a

)

1

!

(

x

α

)

+

f

2

(

a

)

2

!

(

x

α

)

2

+

.

.

.

+

f

n

(

a

)

n

!

(

x

α

)

n

+

R

n

(

x

)

f(x) = f(\alpha ) + \frac{

{f}^{1}(a)}{1!}(x-\alpha )+\frac{

{f}^{2}(a)}{2!}(x-\alpha )^{2}+…+\frac{

{f}^{n}(a)}{n!}(x-\alpha )^{n}+R_{n}(x)






f


(


x


)




=








f


(


α


)




+




















1


!


















f












1










(


a


)





















(


x













α


)




+




















2


!


















f












2










(


a


)





















(


x













α



)











2












+








.


.


.




+




















n


!


















f












n










(


a


)





















(


x













α



)











n












+









R











n



















(


x


)






其中的多项式称为函数在



α

\alpha






α





处的泰勒展开式,剩余的



R

n

(

x

)

R_{n}(x)







R











n



















(


x


)





是泰勒公式的余项,是



(

x

α

)

n

(x-\alpha)^{n}






(


x













α



)











n













的高阶无穷小.


多元泰勒展开式





f

(

x

)

=

f

(

x

0

)

+

f

(

x

0

)

T

x

+

1

2

x

T

G

(

x

0

)

x

+

.

.

.

f(x)=f(x_{0})+\bigtriangledown f(x_{0})^{T}\bigtriangleup x+\frac{1}{2}\bigtriangleup x^{T}G(x_{0})\bigtriangleup x+…






f


(


x


)




=








f


(



x











0



















)




+











f


(



x











0




















)











T





















x




+




















2
















1

































x











T










G


(



x











0



















)













x




+








.


.


.






其中




f

(

x

0

)

=

[

ϑ

f

ϑ

x

1

ϑ

f

ϑ

x

2

]

\bigtriangledown f(x_{0})=\begin{bmatrix} & \frac{\vartheta f}{\vartheta x_{1}}\\ & \frac{\vartheta f}{\vartheta x_{2}} \end{bmatrix}









f


(



x











0



















)




=










[


























































ϑ



x











1

































ϑ


f







































ϑ



x











2

































ϑ


f







































]








在这里插入图片描述

倒三角为一阶导,G(x0)为二阶导



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