ヘッセ行列
二階偏導関数を並べた行列。
対称である#
対称だから固有値が実数、固有ベクトルが直交する。 これにより二次形式 の形が 固有値の符号だけで分類できる。
極値判定#
の点で
| の固有値 | 判定 |
|---|---|
| すべて正(正定値) | 極小 |
| すべて負 | 極大 |
| 正と負が混在 | 鞍点 |
| 0 を含む | 判定不能。高階の情報が要る |
曲がり具合を表す#
テイラー展開の二次の項が 。 つまり は関数の曲率を表す。
固有値の比が条件数で、 これが大きいと谷が細長くなり 勾配降下法がジグザグする。 Newton 法が を掛けるのは、 この歪みを打ち消して座標系を正規化するため。
大きすぎて持てない#
は 。パラメータが なら 要素。 深層学習で Newton 法が使われないのはこのため。 準 Newton 法や CMA-ES は、 これを陽に持たずに近似する方策。
参考文献#
- Jorge Nocedal, Stephen J. Wright. Numerical Optimization, 2nd ed. Springer, 2006. https://doi.org/10.1007/978-0-387-40065-5
- Stephen Boyd, Lieven Vandenberghe. Convex Optimization. Cambridge University Press, 2004. https://web.stanford.edu/~boyd/cvxbook/