全微分

全微分

執筆済 数学微分積分
df=∑i∂f∂xidxi=∇f⋅dx

すべての変数が同時に微小変化したときの、関数の変化量。

偏微分より強い条件#

全微分可能とは、次の線形近似が誤差 o(‖h‖) で成り立つこと。

f(x+h)=f(x)+∇f(x)⊤h+o(‖h‖)

これは「どの方向から近づいても、同じ 1 つの線形近似で説明できる」という主張。

偏微分がすべて存在しても全微分可能とは限らない。 軸方向だけ良くても、斜め方向で破綻することがあるため。 偏導関数が連続なら全微分可能になる(十分条件)。

実用での意味#

最適化で使う f(x+d)≈f(x)+∇f⊤d という近似は、 全微分可能性に支えられている。 微分できない点(ReLU の折れ目、絶対値の頂点)では この近似が成り立たず、劣勾配などの拡張が必要になる。

参考文献#

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