矩阵迹求导是矩阵微积分中的一个重要概念。它用于计算矩阵函数的导数,如矩阵指数函数和矩阵对数函数等。矩阵迹求导的公式如下:
设矩阵A是一个n×n的方阵,f(A)是一个可微的函数,则有:
指数函数求导 d tr(f(A))/dA = f'(A)^T
其中,tr表示矩阵的迹运算,即对角线上所有元素的和;f'(A)表示函数f(A)对A的导数。
该公式可以通过微积分中的链式法则来推导。具体来说,我们可以将矩阵A表示为它的特征向量和特征值的形式,即A = XDX^-1,其中X是由A的特征向量组成的矩阵,D是由A的特征值组成的对角矩阵。然后,我们将f(A)表示为f(XDX^-1),并应用链式法则得到:
d tr(f(A))/dA = tr(X^T df(XDX^-1)/d(XDX^-1) X)
利用矩阵微积分的基本性质和特征向量和特征值的性质,可以将上式简化为:
d tr(f(A))/dA = tr(X^T f'(A) X)
即矩阵迹求导的公式。该公式在计算高阶导数时也非常有用。
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