2変数のテイラー(Taylor)の定理の導出

2変数関数のテイラー(Taylor)の定理の導出

(1)式

a a+h x f y ( x,b )dx

= a a+h 1 f yx ( x,b )dx

= a a+h ( a+hx ) f yx ( x,b )dx

部分積分法を用いると

= [ ( a+hx ) f yx ( x,b ) ] a a+h a a+h ( a+hx ) x f yx ( x,b )dx

=h f yx ( a,b ) + a a+h ( a+hx ) f yxx ( x,b )dx

=h f yx ( a,b ) + a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } f yxx ( x,b )dx

=h f yx ( a,b ) + [ 1 2 ( a+hx ) 2 f yxx ( x,b ) ] a a+h a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } x f yxx ( x,b )dx

=h f yx ( a,b )+ 1 2 h 2 f yxx ( a,b ) + a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } f yxxx ( x,b )dx

積分を繰り返すと

=h f yx ( a,b )+ 1 2 h 2 f yxx ( a,b ) + + 1 ( n1 )! h n1 ( x ) n1 y f( a,b )

+ a a+h { 1 n! ( a+hx ) n } ( x ) n y f( x,b )dx

(2)式

a a+h x f yy ( x,b )dx

= a a+h 1 f yyx ( x,b )dx

= a a+h ( a+hx ) f yyx ( x,b )dx

部分積分法を用いると

= [ ( a+hx ) f yyx ( x,b ) ] a a+h a a+h ( a+hx ) x f yyx ( x,b )dx

=h f yyx ( a,b )+ a a+h ( a+hx ) f yyxx ( x,b )dx

=h f yyx ( a,b ) + a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } f yyxx ( x,b )dx

=h f yyx ( a,b ) + [ 1 2 ( a+hx ) 2 f yyxx ( x,b ) ] a a+h a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } x f yyxx ( x,b )dx

=h f yyx ( a,b )+ 1 2 h 2 f yyxx ( a,b ) + a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } f yyxxx ( x,b )dx

(1)式と同様に,積分を繰り返すと

=h f yyx ( a,b )+ 1 2 h 2 f yyxx ( a,b ) + + 1 ( n2 )! h n2 ( x ) n2 ( y ) 2 f( a,b )

+ a a+h { 1 ( n1 )! ( a+hx ) n1 } ( x ) n1 ( y ) 2 f( x,b )dx

(3)式

a a+h x f yyy ( x,b )dx

= a a+h 1 f yyyx ( x,b )dx

= a a+h ( a+hx ) f yyyx ( x,b )dx

= [ ( a+hx ) f yyyx ( x,b ) ] a a+h a a+h ( a+hx ) x f yyyx ( x,b )dx

=h f yyyx ( a,b ) + a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } f yyyxx ( x,b )dx

=h f yyyx ( a,b ) + [ 1 2 ( a+hx ) 2 f yyyxx ( x,b ) ] a a+h a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } x f yyyxx ( x,b )dx

=h f yyyx ( a,b )+ 1 2 h 2 f yyyxx ( a,b ) + a a+h { 1 2 ( a+hx ) 2 } f yyyxxx ( x,b )dx

積分を繰り返すと

=h f yyyx ( a,b )+ 1 2 h 2 f yyyxx ( a,b ) + + 1 ( n3 )! h n3 ( x ) n3 ( y ) 3 f( a,b )

+ a a+h { 1 ( n2 )! ( a+hx ) n2 } ( x ) n2 ( y ) 3 f( x,b )dx


ホーム>>カテゴリー別分類>>微分>>偏微分>>2変数のテイラーの定理>>2変数のテイラーの定理の導出

学生スタッフ作成
最終更新日: 2023年1月21日