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矩阵的导数怎么求

矩阵的导数怎么求

矩阵导数可以通过以下几种基本公式来求解:

1. **标量函数对矩阵求导** :

如果有一个标量函数 \\( y = f(X) \\),其中 \\( X \\) 是一个 \\( m \\times n \\) 的矩阵,那么对 \\( X \\) 中每个元素 \\( x_{ij} \\) 求偏导数得到的矩阵 \\( \\frac{\\partial y}{\\partial X} \\) 是一个 \\( m \\times n \\) 的矩阵,其元素为:

\\[

\\frac{\\partial y}{\\partial X} = \\begin{bmatrix}

\\frac{\\partial f}{\\partial x_{11}} & \\frac{\\partial f}{\\partial x_{12}} & \\dots & \\frac{\\partial f}{\\partial x_{1n}} \\\\

\\frac{\\partial f}{\\partial x_{21}} & \\frac{\\partial f}{\\partial x_{22}} & \\dots & \\frac{\\partial f}{\\partial x_{2n}} \\\\

\\vdots & \\vdots & \\ddots & \\vdots \\\\

\\frac{\\partial f}{\\partial x_{m1}} & \\frac{\\partial f}{\\partial x_{m2}} & \\dots & \\frac{\\partial f}{\\partial x_{mn}}

\\end{bmatrix}

\\]

2. **矩阵函数对标量求导** :

如果有一个矩阵函数 \\( Y = f(X) \\),其中 \\( X \\) 是一个 \\( m \\times n \\) 的矩阵,那么对 \\( X \\) 中每个元素 \\( x_{ij} \\) 求偏导数得到的矩阵 \\( \\frac{\\partial Y}{\\partial x_{ij}} \\) 是一个 \\( n \\times n \\) 的矩阵,其元素为:

\\[

\\frac{\\partial Y}{\\partial x_{ij}} = \\begin{bmatrix}

\\frac{\\partial y_{11}}{\\partial x_{ij}} & \\frac{\\partial y_{12}}{\\partial x_{ij}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{1n}}{\\partial x_{ij}} \\\\

\\frac{\\partial y_{21}}{\\partial x_{ij}} & \\frac{\\partial y_{22}}{\\partial x_{ij}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{2n}}{\\partial x_{ij}} \\\\

\\vdots & \\vdots & \\ddots & \\vdots \\\\

\\frac{\\partial y_{m1}}{\\partial x_{ij}} & \\frac{\\partial y_{m2}}{\\partial x_{ij}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{mn}}{\\partial x_{ij}}

\\end{bmatrix}

\\]

3. **矩阵函数对矩阵求导** :

如果有一个矩阵函数 \\( Y = f(X) \\),其中 \\( X \\) 是一个 \\( m \\times n \\) 的矩阵,那么对 \\( X \\) 求导得到的矩阵 \\( \\frac{\\partial Y}{\\partial X} \\) 是一个 \\( m \\times n \\times n \\) 的张量,其元素为:

\\[

\\frac{\\partial Y}{\\partial X} = \\begin{bmatrix}

\\frac{\\partial y_{11}}{\\partial x_{11}} & \\frac{\\partial y_{11}}{\\partial x_{12}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{11}}{\\partial x_{n1}} \\\\

\\frac{\\partial y_{12}}{\\partial x_{11}} & \\frac{\\partial y_{12}}{\\partial x_{12}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{12}}{\\partial x_{n1}} \\\\

\\vdots & \\vdots & \\ddots & \\vdots \\\\

\\frac{\\partial y_{m1}}{\\partial x_{11}} & \\frac{\\partial y_{m1}}{\\partial x_{12}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{m1}}{\\partial x_{n1}} \\\\

\\vdots & \\vdots & \\ddots & \\vdots \\\\

\\frac{\\partial y_{mn}}{\\partial x_{11}} & \\frac{\\partial y_{mn}}{\\partial x_{12}} & \\dots & \\frac{\\partial y_{mn}}{\\partial x_{n1}}

\\end{bmatrix}

\\]

以上公式可以帮助你根据具体的函数形式和所求导的变量来计算矩阵的导数。需要注意的是,求导的结果形状取决于函数的形式和所求导的变量。

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