ヘッセ行列

ヘッセ行列

執筆済 数学微分積分

二階偏導関数を並べた行列。

Hij=2fxixj,Hn×n

対称である#

fC2 級なら偏微分の順序交換が成り立ち、 H対称行列になる。

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 dHd の形が 固有値の符号だけで分類できる

極値判定#

f=0 の点で

H 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 12dHd。 つまり H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H1 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#

Hn×n。パラメータが 106 なら 1012 要素。 深層学習で Newton 法が使われないのはこのため。 準 Newton 法CMA-ES は、 これを陽に持たずに近似する方策。

参考文献#

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