[数学] 向量函数的雅可比矩阵与链式法则

复习一下我的数学知识T_T

1. 回顾高等数学:多元数量函数的梯度

回想高等数学中常见的多元数量函数$f:\mathbb{R}^{n}\rightarrow \mathbb{R}^{1}$,我们可以把他的输入当作一个向量 $\bf{x}\in \mathbb{R}^{n}$,输出$y=f(\bf{x})\in \mathbb{R}^{1}$是一个数字。那么由高数的知识我们知道$f$的梯度定义为
$$
\nabla f_{\boldsymbol{x}} \overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=} \left[ \frac{\partial f }{\partial x_1}, \frac{\partial f }{\partial x_2},\cdots,\frac{\partial f }{\partial x_n} \right]=\frac{\partial f }{\partial \boldsymbol{x}}
$$

有了上式,我们还可以写出全微分的向量化表示

\[
\begin{aligned}
df &= \frac{\partial f}{\partial x_1}dx_1+\frac{\partial f}{\partial x_2}dx_2+\cdots+\frac{\partial f}{\partial x_n}dx_n \\
&=\left[ \frac{\partial f }{\partial x_1}, \frac{\partial f }{\partial x_2},\cdots,\frac{\partial f }{\partial x_n} \right] \left[dx_1, dx_2,\cdots,dx_n \right]^T \\
&=\frac{\partial f }{\partial \boldsymbol{x}} d\boldsymbol{x}
\end{aligned}
\]

接下来我们将其推广到向量函数。向量函数的“梯度”其实就是雅可比矩阵
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