4.1 第3次作业评讲

例 4.1.1 (例4)以下是带r阶Lagrange余项的r1阶Taylor公式:(1)f(x0+v)=f(x0)+k=1r11k!i1,,ik=1nkfxikxi1(x0)vi1vik+1r!i1,,ir=1nrfxirxi1(x0+θv)vi1vir 其中θ(0,1)。具体来说,设f:R2RC2,对于带2阶Lagrange余项的1阶Taylor公式,我们有(2)f(x,y)=f(x0,y0)+fx(x0,y0)(xx0)+fy(x0,y0)(yy0)+12[2fx2(x1,y1)(xx0)2+22fxy(x1,y1)(xx0)(yy0)+2fy2(x1,y1)(yy0)2] 其中x1=x0+θ(xx0)y1=y0+θ(yy0)θ(0,1)。所以本题需要计算到函数的所有二阶偏导数,以得到带Lagrange余项的1阶Taylor公式。

例 4.1.2 (例6)以下是带Peano余项的r阶Taylor公式:(3)f(x0+v)=k=0r1k!i1,,ik=1nkfxikxi1(x0)vi1vik+o(vr) 具体来说,设f:R2RC2,对于带2阶Lagrange余项的1阶Taylor公式,我们有(4)f(x,y)=f(x0,y0)+fx(x0,y0)(xx0)+fy(x0,y0)(yy0)+12[2fx2(x0,y0)(xx0)2+22fxy(x0,y0)(xx0)(yy0)+2fy2(x0,y0)(yy0)2]+o((xx0)2+(yy0)2) 所以本题需要计算到函数的所有二阶偏导数,以得到带Peano余项的2阶Taylor公式。

Taylor公式中的易错点:

(1)

上文中提到的Taylor公式的阶。

(2)

Taylor多项式不能化简,需要保持xix0i因子。

(3)

在展开到第n阶时需要除以n!

(4)

Taylor公式的唯一性是指Taylor多项式的唯一性,余项的形式不一定唯一。如f(x,y)=ex2y2,利用上式可得其在原点附近的1阶Taylor公式为(5)f(x,y)=1+x2y2+[(x2y2)+2θ2(x2y2)2]eθ2(x2y2) 如果借助一元Taylor公式,则有(6)f(x,y)=1+x2y2+12(x2y2)2eθ(x2y2)

例 4.1.3 (例10)计算可知(7)u=((1+ey)sinxey(cosx1y)) 解得驻点(8)(2kπ0),((2k+1)π2),kZ 随后分情况讨论。

例 4.1.4 (例12)仍然需要注意参数的取值范围。本题的答案为:(9)(1)=πln|a|+|b|2,(2)=π2sgnλln(1+|λ|)