多元函数微分学(3):高阶偏导数和Hesse矩阵
高阶偏导数:一个函数的偏导继续求偏导,形如\(f_{xy}\)表示f先对x求偏导,再对y求偏导
逻辑上求偏导的次序并不能交换,但对于大多数初等函数而言,求偏导的次序交换并不影响结果,此处引出
Hesse矩阵:f在点a处的所有二阶偏导数所构成的方阵,记作\(\text{Hess} f(a)\)其中\(a_{ij}=\frac{\partial ^2f}{\partial x_i\partial x_j}\)即ij元表示f先对x_j求偏导再对x_i求偏导的结果,二阶偏导可换序说明Hesse矩阵是对角阵,这里需要介绍多元函数的光滑性
光滑性:若f在开集\(\Omega\)上的k阶偏导连续,称f在\(\Omega\)上\(C^k\)光滑,若\(\Omega\)不是开集,则要求存在包含\(\Omega\)的开集U,f在U上\(C^k\)光滑.
由可微性可知,f的k阶偏导连续说明f的低于k阶偏导可微,因此\(C^k\)光滑函数也叫做k阶连续可微函数
有如下定理
Clairaut-Schwarz-Jordan定理:若f的二阶偏导连续,则Hesse矩阵是对称阵,即高阶偏导可换序,证明利用微分中值定理即可
推论:若f\(C^k\)光滑,则f的k阶偏导可换序
通常,我们都默认函数充分光滑

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