引理1 设 在 处可微,若非零向量 满足不等式 ,则 为 在 处的一个下降方向。
设 为 上有 阶连续偏导数的实函数,引入记号
(7)
(8)
(9)
(10)
式中, 。
构造一个 维向量:
(11)
式中, 为 在 处的梯度; 为对角阵的和,即
(12)
其中, ,(13)
(14)
定理1 若 在 上存在 阶连续偏导数,则由式(11)构造的 为 在 处的一个下降方向。
证明:
 (15)
而由式(7)~(11)得,括号中第一项和第三项都是大于零,而第二项又是小于零,则得

由引理知, 为 在 处的一个下降方向。
定理2 若能量函数 在 上存在 阶连续偏导数,则当 充分小时,
(16)
式中, , ,即能量函数E(W)沿着方向 进行迭代的效果要比沿负梯度方向 进行迭代的效果要好。免费论文网。
证明:
因为 存在 阶连续偏导数,故可以将 在 处展成一阶泰勒公式:
(17)
(18)
式中 与 是关于 的高阶无穷小。将上面二式相减,得:
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