σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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Calculus 学习路线›模块 2 · 梯度与积分›主题 2.1·~45分钟入门

偏导数与梯度

路线进度模块 2/4 · 主题 1/3
2.1 偏导数与梯度
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

多个方向上的变化

金融中的大多数量同时取决于多个输入。投资组合的价值取决于每种资产的价格;期权价格取决于股价、波动率、利率和时间。偏导数问的是:固定其他所有输入、只移动一个输入时,函数如何变化。

∇f=(∂f∂x, ∂f∂y)\nabla f=\left(\frac{\partial f}{\partial x},\ \frac{\partial f}{\partial y}\right)∇f=(∂x∂f​, ∂y∂f​)(1)

把所有偏导数收集成一个向量,就得到梯度 ∇f\nabla f∇f。它指向增长最快的方向,其长度是最大增长率,一个小的移动 Δx\Delta\mathbf{x}Δx 会使函数大约改变 ∇f⋅Δx\nabla f\cdot\Delta\mathbf{x}∇f⋅Δx。训练大多数机器学习模型的梯度下降,就是沿着梯度的反方向前进。

手算一个梯度对 f(x,y)=x2y+3y2f(x,y)=x^2y+3y^2f(x,y)=x2y+3y2:fx=2xyf_x=2xyfx​=2xy(把 yyy 当作常数),fy=x2+6yf_y=x^2+6yfy​=x2+6y(把 xxx 当作常数)。在 (1,2)(1,2)(1,2) 处梯度为 (4,13)(4,13)(4,13)。移动 (+0.1,−0.05)(+0.1,-0.05)(+0.1,−0.05) 会使 fff 大约改变 4(0.1)+13(−0.05)=−0.254(0.1)+13(-0.05)=-0.254(0.1)+13(−0.05)=−0.25。
  • 偏导数 fxf_xfx​:固定其他输入时 xxx 方向的变化率。
  • 梯度 ∇f\nabla f∇f:由所有偏导数组成的向量。
  • 最速上升:∇f\nabla f∇f 的方向;其长度 ∥∇f∥\|\nabla f\|∥∇f∥ 是最大变化率。
  • 一阶变化:小幅移动时 Δf≈∇f⋅Δx\Delta f\approx\nabla f\cdot\Delta\mathbf{x}Δf≈∇f⋅Δx。
偏导数不是全导数∂C∂S\frac{\partial C}{\partial S}∂S∂C​(期权的 Delta)固定了波动率、利率和时间,但在真实市场中,价格变动时波动率往往也会变动。偏导数是干净的基本构件,而不是价格如何反应的全部。

实验:评分内容

  • 对 x 的偏导数15 分
  • 对 y 的偏导数15 分
  • 某点的梯度15 分
  • 最大变化率15 分
  • 梯度指向哪里10 分
  • 计算梯度的步骤10 分
  • 固定其他变量20 分
0/ 已答 7 题
任务
1表达式15 分未作答

设 f(x,y)=x2y+3y2f(x,y)=x^2y+3y^2f(x,y)=x2y+3y2。输入 ∂f∂x\frac{\partial f}{\partial x}∂x∂f​。

fx=f_x =fx​=
你的公式将显示在这里
2表达式15 分未作答

设 f(x,y)=x2y+3y2f(x,y)=x^2y+3y^2f(x,y)=x2y+3y2。输入 ∂f∂y\frac{\partial f}{\partial y}∂y∂f​。

fy=f_y =fy​=
你的公式将显示在这里
3矩阵 · 向量15 分未作答

设 f(x,y)=x2y+3y2f(x,y)=x^2y+3y^2f(x,y)=x2y+3y2。把梯度 ∇f(1,2)\nabla f(1,2)∇f(1,2) 填成一列。

∇f(1,2)=\nabla f(1,2) =∇f(1,2)=
4数值作答15 分未作答

对 g(x,y)=x2+y2g(x,y)=x^2+y^2g(x,y)=x2+y2 在点 (3,4)(3,4)(3,4) 处,最大可能变化率 ∥∇g∥\|\nabla g\|∥∇g∥ 是多少?

∥∇g∥=\|\nabla g\| =∥∇g∥=允许误差:± 0.001
5选择10 分未作答

∇f\nabla f∇f 指向哪个方向?

6排列步骤10 分未作答

把计算某点梯度的步骤按顺序排列。

拖动以重新排序;也可聚焦某项,按空格抬起,用方向键移动,再按空格放下。

  1. 1把该点代入每个偏导数
  2. 2对每个变量求导,同时固定其他变量
  3. 3把结果排成向量
  4. 4把每个偏导数写成公式
7用文字解释20 分未作答

请用两三句话说明偏导数衡量什么、为什么要固定其他变量,以及梯度增加了什么。

数学模式键盘或 LaTeX 输入第 1/7 题 · Ctrl ⏎ 检查

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