¿Por qué la matriz de Hesse es simétrica?

Puede suceder que el hessiano no sea simétrico.

La matriz de Hesse de [math] f: \ mathbb R ^ n \ to \ mathbb R [/ math] es

[matemáticas] \ displaystyle \ left (\ frac {\ partial ^ 2 f} {\ partial {x_i} \ partial {x_j}} \ right) _ {1 \ le i, j \ le n} \ tag * {} [ /matemáticas]

Decir que es simétrico es equivalente a decir que

[matemáticas] \ displaystyle \ frac {\ partial ^ 2 f} {\ partial {x_i} \ partial {x_j}} = \ frac {\ partial ^ 2 f} {\ partial {x_j} \ partial {x_i}} \ tag *{}[/matemáticas]

Si el diferencial de [math] f [/ math] es en sí mismo diferenciable, entonces puede intercambiar el orden de derivación (teorema de Schwarz), y luego es la simétrica de Hesse.

Si no, entonces es posible que en algún momento el Hessian no sea simétrico.

Ejemplo (primero dado por el propio Schwarz):

[matemáticas] \ displaystyle \ begin {align} f: \ mathbb R ^ 2 & \ to \ mathbb R \\ (x, y) & \ mapsto \ frac {xy (x ^ 2-y ^ 2)} {x ^ 2 + y ^ 2} \\ (0,0) & \ mapsto 0 \ end {align} \ tag * {} [/ math]

satisface

[matemáticas] \ displaystyle \ frac {\ partial ^ 2 f} {\ partial {x} \ partial {y}} (0,0) = 1 \ etiqueta * {} [/ matemática]

mientras

[matemáticas] \ displaystyle \ frac {\ partial ^ 2 f} {\ partial {y} \ partial {x}} (0,0) = – 1 \ etiqueta * {} [/ matemáticas]

Por curiosidad, [math] f [/ math] se ve así:

Porque generalmente los derivados mixtos son iguales. df / dxdy = df / dydx (lo siento, en mi teléfono, deben ser derivadas parciales al cuadrado en la parte superior). Son iguales cuando las segundas derivadas parciales son continuas del teorema de Schwarz. Para más información, ver Simetría de segundas derivadas – Wikipedia