二阶泰勒公式

f''(x)>0,为什么可以推出f(x)≥f(x0)+f'(x0)(x-x0)

二元泰勒公式

用多个变量的一个多项式来近似表达一个给定的多元函数,并能具体的估算出误差的大小。

定义:函数 f(x,y)f(x,y) 在含 (x0,y0)(x0,y0) 的某一邻域内连续且有直到 n+1n+1 阶的连续偏导数,(x0+h,y0+k)(x0+h,y0+k) 为此邻域内一点,则有

f(x0+h,y0+k)=f(x0,y0)+h⋅∂∂x+k⋅∂∂y1!f(x0,y0)+(h⋅∂∂x+k⋅∂∂y)22!f(x0,y0)+...+(h⋅∂∂x+k⋅∂∂y)nn!f(x0,y0)+RnRn=(h⋅∂∂x+k⋅∂∂y)n+1(n+1)!f(x0+θh,y0+θk),0<θ<1f(x0+h,y0+k)=f(x0,y0)+h⋅∂∂x+k⋅∂∂y1!f(x0,y0)+(h⋅∂∂x+k⋅∂∂y)22!f(x0,y0)+...+(h⋅∂∂x+k⋅∂∂y)nn!f(x0,y0)+RnRn=(h⋅∂∂x+k⋅∂∂y)n+1(n+1)!f(x0+θh,y0+θk),0<θ<1


类比于一元泰勒公式,每个多项式有两部分构成,一部分是包含偏导数的系数部分,另一部分是 x−x0,y−y0x−x0,y−y0 的幂次项。

上面的定义式不太直观,在这个公式中多了很多交叉的项,如果只写到二阶,则形式如下:

f(x,y)=f(x0,y0)+f′x(x0,y0)(x−x0)+f′y(x0,y0)(y−y0)+f′′xx(x0,y0)2!(x−x0)2+f′′xy(x0,y0)2!2(x−x0)(y−y0)+f′′yy(x0,y0)2!(y−y0)2+Rnf(x,y)=f(x0,y0)+fx′(x0,y0)(x−x0)+fy′(x0,y0)(y−y0)+fxx″(x0,y0)2!(x−x0)2+fxy″(x0,y0)2!2(x−x0)(y−y0)+fyy″(x0,y0)2!(y−y0)2+Rn

或者是写成下面的形式

f(x0+h,y0+k)=f(x0,y0)+f′x(x0,y0)h+f′y(x0,y0)k+f′′xx(x0,y0)2!h2+f′′xy(x0,y0)2!2hk+f′′yy(x0,y0)2!k2+Rnf(x0+h,y0+k)=f(x0,y0)+fx′(x0,y0)h+fy′(x0,y0)k+fxx″(x0,y0)2!h2+fxy″(x0,y0)2!2hk+fyy″(x0,y0)2!k2+Rn


下面来看下这个一长串的定义式是怎么推导出来的:

我们是利用一元泰勒公式来推导的,引入一元函数:

Φ(t)=f(x0+ht,y0+kt),0≤t≤1Φ(t)=f(x0+ht,y0+kt),0≤t≤1

当 t=1t=1 时,就得到 Φ(1)=f(x0+h,y0+k)Φ(1)=f(x0+h,y0+k)。

对 Φ(t)Φ(t) 求导,有

Φ′(t)=hf′1+kf′2=h∂f∂x+k∂f∂y=(h∂∂x+k∂∂y)fΦ′(t)=hf1′+kf2′=h∂f∂x+k∂f∂y=(h∂∂x+k∂∂y)f

Φ′′(t)=h2f′′11+2hkf′′12+k2f′′22=h2∂2f(∂x)2+2hk∂2f∂x∂y+k2∂2f(∂y)2=(h∂∂x+k∂∂y)2fΦ″(t)=h2f11″+2hkf12″+k2f22″=h2∂2f(∂x)2+2hk∂2f∂x∂y+k2∂2f(∂y)2=(h∂∂x+k∂∂y)2f

Φ′′′(t)=h3f′′′111+3h2kf′′′112+3hk2f′′′122+k3f′′′222=(h∂∂x+k∂∂y)3fΦ‴(t)=h3f111‴+3h2kf112‴+3hk2f122‴+k3f222‴=(h∂∂x+k∂∂y)3f

当 t=0t=0 时,得到

Φ(0)=f(x0,y0)Φ(0)=f(x0,y0)

Φ′(0)=(h∂∂x+k∂∂y)f(x0,y0)Φ′(0)=(h∂∂x+k∂∂y)f(x0,y0)

Φ′′(0)=(h∂∂x+k∂∂y)2f(x0,y0)Φ″(0)=(h∂∂x+k∂∂y)2f(x0,y0)

代入

Φ(t)=Φ(0)+Φ′(0)t+Φ′′(0)2t2+Φ′′′(θ)6t3Φ(t)=Φ(0)+Φ′(0)t+Φ″(0)2t2+Φ‴(θ)6t3


Φ(t)=f(x0,y0)+(h∂∂x+k∂∂y)f(x0,y0)⋅t(h∂∂x+k∂∂y)22f(x0,y0)⋅t2(h∂∂x+k∂∂y)36f(x0+hθ,y0+kθ)⋅t3Φ(t)=f(x0,y0)+(h∂∂x+k∂∂y)f(x0,y0)⋅t+(h∂∂x+k∂∂y)22f(x0,y0)⋅t2(h∂∂x+k∂∂y)36f(x0+hθ,y0+kθ)⋅t3

所以有:

Φ(1)=f(x0,y0(h∂∂x+k∂∂y)f(x0,y0)⋅(h∂∂x+k∂∂y)22f(x0,y0)⋅(h∂∂x+k∂∂y)36f(x0+hθ,y0+kθ)⋅


泰勒公式的使用条件

极限必须都是存在的

泰勒公式的使用条件是极限必须都是存在的。在数学中,泰勒级数是用无限项连加式,也就是级数来表示一个函数,这些相加的项由函数在某一点的导数求得。

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第1个回答  2021-08-07

f(x)=f(0)+f`bai(0)x就是一阶。

f(x)=f(0)+f`(0)x+f``(0)x^2/2!就是二阶泰勒展开式。

简单的说    多项式存在f(n个`)(0)x^(n) / n!就是n阶泰勒展开式。

最后带上个余项,对于展开n项的泰勒式 皮雅诺余项是写o(x^n)。

导数决定了函数的形状。如果有四阶导数大于0,也能得到不带余项的三阶展开式大于0。但是当奇数次导数大于0,就不一定了。

f(x)在x0处的切线方程为 y=f(x0)+f'(x0)(x-x0)。

因为f''(x)>0,函数为凹函数,所以函数图像总是在切线的上方。

f(x)>=y(x)=f(x0)+f'(x0)(x-x0)。

泰勒公式

泰勒公式是高等数学中的一个非常重要的内容,它将一些复杂的函数逼近近似地表示为简单的多项式函数,泰勒公式这种化繁为简的功能,使得它成为分析和研究许多数学问题的有力工具。

泰勒公式的几何意义是利用多项式函数来逼近原函数,由于多项式函数可以任意次求导,易于计算,且便于求解极值或者判断函数的性质,因此可以通过泰勒公式获取函数的信息,同时,对于这种近似,必须提供误差分析,来提供近似的可靠性。

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第2个回答  2020-12-17

f(x)=f(0)+f`bai(0)x就是一阶

f(x)=f(0)+f`(0)x+f``(0)x^2/2!就是二阶泰勒展开式

简单的说    多项式存在f(n个`)(0)x^(n) / n!就是n阶泰勒展开式

最后带上个余项,对于展开n项的泰勒式 皮雅诺余项是写o(x^n)

导数决定了函数的形状。如果有四阶导数大于0,也能得到不带余项的三阶展开式大于0。但是当奇数次导数大于0,就不一定了。

f(x)在x0处的切线方程为 y=f(x0)+f'(x0)(x-x0)

因为f''(x)>0,函数为凹函数,所以函数图像总是在切线的上方。

f(x)>=y(x)=f(x0)+f'(x0)(x-x0)

扩展资料:

泰勒公式是高等数学中的一个非常重要的内容,它将一些复杂的函数逼近近似地表示为简单的多项式函数,泰勒公式这种化繁为简的功能,使得它成为分析和研究许多数学问题的有力工具。

泰勒公式的几何意义是利用多项式函数来逼近原函数,由于多项式函数可以任意次求导,易于计算,且便于求解极值或者判断函数的性质,因此可以通过泰勒公式获取函数的信息,同时,对于这种近似,必须提供误差分析,来提供近似的可靠性。

参考资料来源:百度百科-泰勒公式

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第3个回答  2019-01-25

二阶导数大于0,说明导函数是增函数,也就是原函数切线的斜率是越来越大的,你画下图像就知道了


上面分别是切线斜率大于0,切线斜率递增,和切线斜率小于0,切线斜率递增的情况,显然函数是在任一点切线的上方

追问

大于等于号后面的式子相当于切线方程是这个意思吗

追答

对的,后面那个是切线方程

第4个回答  2021-04-04
f(x,y) = f(a,b) + df(a,b)/dx[x - a] + df(a,b)/dy[y - b] + d^2f(a,b)/dx^2[x-a]^2/2 + d^2f(a,b)/dy^2[y-b]^2/2 + d^2f(a,b)/[dxdy][x-a][y-b] + h.
其中,h为余项.
当f(x,y)2阶导数连续,x->a,y->b时,h是[(x-a)(y-b)]的高阶无穷小量.
人活一辈子,就活一颗心,心好了,一切就都好了,心强大了,一切问题,都不是问题。

  人的心,虽然只有拳头般大小,当它强大的时候,其力量是无穷无尽的,可以战胜一切,当它脆弱的时候,特别容易受伤,容易多愁善感。

  心,是我们的根,是我们的本,我们要努力修炼自己的心,让它变得越来越强大,因为只有内心强大,方可治愈一切。

  没有强大的敌人,只有不够强大的自己

  人生,是一场自己和自己的较量,说到底,是自己与心的较量。如果你能够打开自己的内心,积极乐观的去生活,你会发现,生活并没有想象的那么糟糕。

  面对不容易的生活,我们要不断强大自己的内心,没人扶的时候,一定要靠自己站稳了,只要你站稳了,生活就无法将你撂倒。

  人活着要明白,这个世界,没有强大的敌人,只有不够强大的自己,如果你对现在的生活不满意,千万别抱怨,努力强大自己的内心,才是我们唯一的出路。

  只要你内心足够强大,人生就没有过不去的坎

  人生路上,坎坎坷坷,磕磕绊绊,如果你内心不够强大,那这些坎坎坷坷,磕磕绊绊,都会成为你人生路上,一道道过不去的坎,你会走得异常艰难。

  人生的坎,不好过,特别是心坎,最难过,过了这道坎,还有下道坎,过了这一关,还有下一关。面对这些关关坎坎,我们必须勇敢往前走,即使心里感到害怕,也要硬着头皮往前冲。

  人生没有过不去的坎,只要你勇敢,只要内心足够强大,一切都会过去的,不信,你回过头来看看,你已经跨过了多少坎坷,闯过了多少关。

  内心强大,是治愈一切的良方

  面对生活的不如意,面对情感的波折,面对工作上的糟心,你是否心烦意乱?是否焦躁不安?如果是,请一定要强大自己的内心,因为内心强大,是治愈一切的良方。

  当你的内心,变得足够强大,一切困难,皆可战胜,一切问题,皆可解决。心强则胜,心弱则败,很多时候,打败我们的,不是生活的不如意,也不是情感的波折,更不是工作上的糟心,而是我们内心的脆弱。

  真的,我从来不怕现实太残酷,就怕自己不够勇敢,我从来不怕生活太苦太难,就怕自己不够坚强。我相信,只要我们的内心,变得足够强大,人生就没有那么多鸡毛蒜皮。

  强大自己的内心,我们才能越活越好

  生活的美好,在于追求美好的生活,而美好的生活,源于一颗强大的内心,因为只有内心强大的人,才能消化掉各种不顺心,各种不如意,将阴霾驱散,让美好留在心中。

  心中有美好,生活才美好,心中有阳光,人生才芬芳。一颗阴暗的心,托不起一张灿烂的脸,一颗强大的心,可以美化生活,精彩人生,让我们越活越好。

  生活有点欺软怕硬,如果你内心很脆弱,生活就会打压你,甚至折磨你,如果你内心足够强大,生活就会奖励你,眷顾你,全世界都会对你和颜悦色。
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