关于复数求导

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关于复数求导

2023-08-24 13:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

我们经常会遇到关于复数函数对其自变量的求导问题,复变函数中的复数求导条件极其苛刻,而且很多实际应用中也并不需要。例如有时候我们想要最大化一个复数函数f(v),其中v为长度为N的自变量向量,这时我们利用求偏导让导数为0求得极值(通常也是最值)。事实上这并不构成一个问题,因为我们总可以将所有自变量都分解成实部和虚部分别求偏导(此时自变量维度变为2N)来求解,既然如此,那我写这个的目的何在呢?嘻嘻相信所有按上述方法做过的朋友一定不会再想做第二遍,因为实在太过繁琐。那么有没有更方便的方法呢?

考虑f(v)=exp(v*•K•v),其中v是N维复数列向量,K是N*N复矩阵,*代表共轭转置。现在我们要求f(v)的极值,那么对所有自变量求偏导:

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 令它们都为0,求解方程组就可得到v,如果分解成实部虚部来求解,那么v将变为2N的实向量,K将变为2N*2N的实矩阵,计算异常复杂。鉴于此,我们给出如下定义:

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 而如何求f对于z的偏导呢?答案是只需依照实数情况下的求导法则,链式法则也同样有效,唯一需要注意的就是z对z偏导为1,z对z*偏导为0。如此一来,复数求导问题归结为实数求导问题,且复杂度只为实数域的两倍。

最后我们举一个例子帮助更好地理解这种方法:

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 一般信号处理中遇到的参数估计等问题都要涉及到求极值,使用此方法即可大大简化运算。最后需要注意,此文中的导数并无严格几何意义,作用在于复数推导相应于实数的等效性。

 



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