جميع الكتب

مهني

1 Markets I: The Ecosystem and Exchange-Traded Marketsالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 2 Markets II: Rates, FX and Creditالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 3 Markets III: Commodities, Energy and Cryptoالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 4 Quantitative Methodsالأساليب عبر الإنترنتالإنجليزية 5 Derivatives and Volatilityالمشتقات عبر الإنترنتالإنجليزية 6 Rates, Credit, XVA and Riskالفائدة والائتمان والمخاطر عبر الإنترنتالإنجليزية 7 Research Craft: Predictors, Backtests, Measurement, Portfoliosالبحث عبر الإنترنتالإنجليزية 8 Strategies I: Equities and Futuresالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 9 Strategies II: Volatility, Relative Value, Macro and the Bank Desksالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 10 Microstructure and Executionالتنفيذ عبر الإنترنتالإنجليزية 11 Market Making and High-Frequency Tradingصناعة السوق عبر الإنترنتالإنجليزية 12 Machine Learning for Marketsتعلم الآلة عبر الإنترنتالإنجليزية 13 Low-Latency Softwareالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 14 Networks, Hardware and Trading Infrastructureالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 15 Research, Data and Risk Platformsالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 16 The Desk and the Firmالشركة عبر الإنترنتالإنجليزية 17 The Industry: Firms, Roles and Careersالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 18 Interviews I: Maths, Probability and Speedالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 19 Interviews II: Markets, Trading Games and the Final Roundالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 20 Interviews III: Codeالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية
التطبيقات حول المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الرياضيات · المسرد

ما معنى قابلة للتفاضل؟

يُعرف أيضًا باسم: تفاضل · مصفوفة جاكوبي

تعريف 15.1 الرياضيات الجامعية — السنة 2 · الفصل 15 — حساب التفاضل

نقول إن ff قابلة للتفاضل في aa إذا وُجد تطبيق خطي (متصل)  ⁣dfa ⁣:Rn→Rm\dd f_a \colon \R^n \to \R^m يحقق

f(a+h)=f(a)+ ⁣dfa(h)+o(∥h∥)(h→0).f(a + h) = f(a) + \dd f_a(h) + o(\norm h) \qquad (h \to 0).

التطبيق  ⁣dfa\dd f_a، وهو تفاضل ff في aa، وحيد؛ ومصفوفته في الأساسين القانونيين هي مصفوفة جاكوبي Jf(a)=(∂fi∂xj(a))J_f(a) = \bigl(\frac{\partial f_i}{\partial x_j}(a)\bigr). قابلية التفاضل تستلزم الاتصال ووجود جميع المشتقات الاتجاهية  ⁣dfa(v)=lim⁡t→0f(a+tv)−f(a)t\dd f_a(v) = \lim_{t\to0}\frac{f(a + tv) - f(a)}{t}؛ والعكس غير صحيح (التمرين 15.2). ومن أجل m=1m = 1،  ⁣dfa(h)=⟨∇f(a),h⟩\dd f_a(h) = \langle \nabla f(a), h\rangle: وهو تدرج السنة الأولى، مفهوما الآن على أنه المتجهة الممثلة للتفاضل.

أمثلة

مثال 15.4 (الدوال القطرية، مرة واحدة وإلى الأبد)

نضع r(x)=∥x∥2r(x) = \norm x_2 على Rn∖{0}\R^n\setminus\{0\} وf=g∘rf = g \circ r حيث gg دالة C1C^1 بمتغير واحد. أولا، rr قابلة للتفاضل بعيدا عن 00: انطلاقا من r2=∑xi2r^2 = \sum x_i^2،

∂r∂xi=xir,أي∇r(x)=x∥x∥,\frac{\partial r}{\partial x_i} = \frac{x_i}{r}, \qquad\text{أي}\qquad \nabla r(x) = \frac{x}{\norm x} ,

وهي المتجهة القطرية الواحدية (نفاضل r2r^2 ونقسم — أو نطبق قاعدة السلسلة على ⋅\sqrt{\cdot}). ثم تعطي قاعدة السلسلة، من أجل كل دالة قطرية،

∇f(x)=g′(∥x∥) x∥x∥.\nabla f(x) = g'\bigl(\norm x\bigr)\,\frac{x}{\norm x} .

وإليك حالة محسوبة: g(r)=1rg(r) = \frac1r يعطي ∇1∥x∥=−x∥x∥3\nabla\frac{1}{\norm x} = -\frac{x}{\norm x^3}، وهو حقل مقلوب المربع في الجاذبية والكهرباء الساكنة — اتجاهه قطري وقيمته 1∥x∥2\frac{1}{\norm x^2}. والخلاصة: تدرجات الدوال القطرية قطرية لأن مجموعات المستوى كرات، ولأن التدرج عمودي على مجموعات المستوى؛ أما في x=0x = 0 فعلى النقيض، rr ليست قابلة للتفاضل (لا يوافق أي تطبيق خطي مرشح القيمة ∥h∥\norm h من جميع الاتجاهات) — فالمنحنيات القطرية الملساء تحتاج إلى g′(0)=0g'(0) = 0 كي تعبر المبدأ بسلاسة.

مثال 15.6 (ثابت ليبشيتز انطلاقا من متراجحة القيمة المتوسطة)

هل f(x,y)=sin⁡x sin⁡yf(x, y) = \sin x\,\sin y ليبشيتزية على R2\R^2؟ وبأي ثابت؟ تدرجها هو ∇f=(cos⁡xsin⁡y, sin⁡xcos⁡y)\nabla f = (\cos x\sin y,\ \sin x\cos y)، ومربع معياره

cos⁡2xsin⁡2y+sin⁡2xcos⁡2y≤sin⁡2y+cos⁡2y⋅1=1\cos^2x\sin^2y + \sin^2x\cos^2y \leq \sin^2 y + \cos^2y\cdot 1 = 1

(نحصر cos⁡2x\cos^2x وsin⁡2x\sin^2x كلا على حدة بالمقدار 11)، ومنه ∣∣∣ ⁣df(x,y)∣∣∣=∥∇f∥≤1\vertiii{\dd f_{(x,y)}} = \norm{\nabla f} \leq 1 في كل نقطة، وتطبيق المبرهنة 15.5 على القطعة الواصلة بين نقطتين كيفما كانتا يعطي

∣f(b)−f(a)∣≤∥b−a∥2:\abs{f(b) - f(a)} \leq \norm{b - a}_2 :

إذن ff ليبشيتزية بالثابت 11، والثابت أمثلي (بجوار المبدأ يبلغ ميل f(x,π2)=sin⁡xf(x, \tfrac\pi2) = \sin x القيمة 11). والخلاصة: متراجحة القيمة المتوسطة تحول حصرا نقطيا على التفاضل إلى مقياس اتصال شامل — وهي الطريق المعتاد إلى تقديرات ليبشيتز في كل بعد، والمحرك الكامن داخل التمرين 15.12.

اقرأ في الفصل ←