梯度方向为什么是函数上升方向

偏导数:

多元函数沿坐标轴的变化率

f_x(x, y) 指的是函数在y方向不变,函数值沿着x轴方向的变化率

f_y(x, y) 指的是函数在y方向不变,函数值沿着x轴方向的变化率

梯度:是一个矢量,其方向上的方向导数最大,其大小正好是此最大方向导数。


在几何意义上偏导数即为函数在坐标轴方向上的变化率

方向导数

一个标量场在某点沿着某个向量方向上的方向导数, 描绘了该点附近标量场沿着该方向变动时的瞬时变化率。

计算方向导数:


梯度

函数在点Po处沿着哪一个方向增加的速度最快

从Taylor一阶展开式来看:


很明显, 当 ▽f(x)T 和 v的方向一致时,即夹角为0,▽f(x)T点乘v的结果最大, 此时 f(x + v) - f(x)最大,即沿着梯度方向函数增长最大。

通过上面可以知道:

  • 方向导数是各个方向上的导数
  • 偏导数连续才有梯度存在
  • 梯度的方向是方向导数中取到最大值的方向,梯度的值是方向导数的最大值

关键: 梯度是方向导数中的最大值,梯度一定是函数上升的方向, 最小值为0, 即到达山顶

参考
https://www.zhihu.com/question/36301367
http://www.360doc.com/content/17/0210/00/39751066_627924780.shtml
https://blog.csdn.net/UFv59to8/article/details/79227253

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