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第 4 章:内部极值为什么必须驻点,为什么还要看二阶
4.1 定义与条件
设 ,
为开集。若存在
,对所有
有
,则
为局部极小点;除
外严格大于时为严格局部极小点。极大点反向定义。驻点指可微且
。
“最高/最低”在本笔记的判别法中指局部极值,除非明确写全局。二阶信息只描述邻域,不能直接推出全局结论。
4.2 从一元费马定理到多元必要条件
若一元可微函数 在内部点
取局部极小值,则
时
,
时该商
。两侧极限存在且相等,只能都等于零。因此
。
对每个坐标单位向量 ,令
。内部点条件允许正、负小
;局部极小条件使
也在零处取极小值。因此
局部极大对 应用同一证明即可。
、
、
在原点全是驻点,却分别为极小、极大、鞍点。这说明一阶条件不足以分类。
4.3 二阶量为何形成一个矩阵
当 ,定义
。沿固定方向
,置
,链式法则给出
Hessian 把所有方向的二阶变化率组织起来;只看坐标方向的 会漏掉交叉项。下一步要解释的正是:为什么这个二次型能由正交主方向描述,以及为什么“每个方向都正”能变成控制整个邻域的统一估计。