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Dérivée matricielle

Posté par
MathsRaccoon
19-01-18 à 22:57

Bonjour,

Une petite question assez simple. J'ai une valeur scalaire qui s'exprime sous la forme d'une combinaison de plusieurs matrices, de dimensions variées. Cette combinaison donne donc au final un scalaire.

Si je dérive ce scalaire par rapport à une matrice colonne de dimension (n,1) (qui apparaît dans la combinaison dont je parle plus haut), est ce que la valeur de la dérivée du scalaire par rapport à la matrice (n,1) est une matrice de dimension (n,1)?

Merci,

Clément

Posté par
jb2017
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:09

Bonjour
Dans ce cas si la question est simple, essayes de la poser correctement pour qu'on la comprenne.

Posté par
MathsRaccoon
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:25

Soit C une matrice (n,1). Donc A' est une matrice (1,n).
Soit M une matrice (n,n).

Soit S(C,M)=C'MC. Donc S est un scalaire.

Est-ce que  \frac{\partial{S}}{\partial{C}}   est une matrice de la dimension de C, soit (n,1)?

Posté par
MathsRaccoon
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:26

Pardon, j'ai écrit A' à la place de C'. C' est de dimension (1,n).

Posté par
MathsRaccoon
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:35

En fait je sais que dans ce cas précis, c'est le cas car la dérivée est simple à calculer (elle est égale à MC, donc de dimension (n,1).

Je voudrais savoir si c'est toujours le cas, à savoir si la dérivée d'une matrice A par rapport à une matrice B a toujours la dimension de la matrice B (j'aurais dû poser ma question ainsi).

Posté par
jb2017
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:36

Là on comprend mieux.

Il s'agit de l'écriture matricielle d'une forme quadratique définie sur E=R^n.

Autrement dit C représente les coordonnées  d'un vecteur x   et si je désigne par
q la forme quadratique correspondant à M  

q(x)=S(C, M).   q est donc une application de E vers R.

C'est à dire que la  notation partial S/ partial C  n'est pas très adaptée au contexte.

On devine que derrière cela on demande ce qu'est la différentielle de q par rapport à la variable x.   Matriciellement cette différentielle est donnée par le gradient de q et c'est effectivement  une matrice (n,1).













  

Posté par
jb2017
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:40

Je ne crois pas que "la dérivée" comme tu dis soit égale à MC
Par ailleurs, dans ce genre de notion,  je te conseille de manipuler les objets mathématiques, le vocabulaire et la notation avec une certaine rigueur  (même s'il faut comprendre que les physiciens, mécaniciens et autres parlent de tout cela de façon un peu différentes).  

Posté par
MathsRaccoon
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:51

En fait le contexte est une optimisation de programme par lagrangien.

Le lagrangien est donné par L=S + lambda*T
avec lambda un réel et T un autre scalaire fonction de C lui aussi.

J'optimise sur C, je dois donc calculer la dérivée partielle de L par rapport à C puis la dérivée partielle de S par rapport à lambda. Je pense donc que le \partial est approprié.

D'ailleurs la dérivée de S par rapport à lambda est un scalaire, donc de la dimension de lambda.

La dérivée d'une matrice A par rapport à une matrice B a-t-elle toujours la même dimension que la matrice B?

Posté par
MathsRaccoon
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 00:55

Quant aux abus de notation, j'ai en effet été le premier surpris de devoir effectuer des calculs de dérivées sur des matrices... Pourtant la "dérivée" de S par rapport à C est bien MC dans la littérature que j'étudie.
Mon cadre est économique pour information.

Posté par
MathsRaccoon
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 01:03

Plus exactement la dérivée de S par rapport à C est 2MC (à la proportion près le 2* ne m'intéresse pas).

Posté par
etniopal
re : Dérivée matricielle 20-01-18 à 12:59


Il semble que  mots utilisés  " dérivée " , " dérivable " le sont à la place de " différentielle " ,  " différentiable "
Certains le font mais il faut savoir les manier correctement .

J'utilise l'ancien jargon .

On a ici 2  -ev  E = Mn,1()   ,  F = Mn() et  on définit  l'application H : ExF   ,  (X , Y) H(X , Y) :=  j,k XjYj,kXk  . Comme ce H(X,Y) est le seul élément de la matrice X*YX on le note aussi X*YX .

E et F sont des -ev de dimensions finies et H est une "fonction de 2 variables " .
1.
   Si on fixe  la première variable  on se donne U dans E et on considère  l'application Y H(U,Y) de F vers   , (application que je note H(U , .)  ) .Elle est linéaire     donc différentiable et en tout  Y sa différentielle  est elle même :  dY H(U , .)  = H(U , .)  pour tout Y .

Ceci montre que H admet en tout  (U,A) une différentielle partielle par rapport à la deuxième variable  . Si on la note D2H(U,A) on a : D2H(U,A)  : Y H(U,Y) = U*YU .
2.
   Si on fixe la deuxième variable  on se donne A dans F   et on considère l'application H(. , A ) : X H(X,A ) de E vers     . Elle  est différentiable  partout sur E  et pour tout U de E sa différentielle est dUH(. ,Y)   :  X X*AU + U*AX  .
Ceci montre que H admet en tout  (U,A) une différentielle partielle par rapport à la première variable  . Si on la note D1H(U,A) on a : D1H(U,A) :  X X*AU + U*AX  .

3.
   On a donc montré que H admet des   différentielles partielles ( qui sont continues )  de sorte que  H est   différentiable  partout sur ExF  .

Si (U,A) ExF la différentielle  de H au point (U,A) est
(X , Y) [/smb] : D1H(U,A)(X) +   D2H(U,A)(Y) = X*AU + U*AX   +  U*YU  .

Rq :   On peut écrire  D1H(U,A) et D2H(U,A)   avec des " d ronds  " si on  préfère , mais on y perd en clarté et en simplicité ( d'écriture )



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