Il teorema di Taylor , in analisi matematica , è un teorema che fornisce una sequenza di approssimazioni di una funzione differenziabile attorno ad un dato punto mediante i polinomi di Taylor, i cui coefficienti dipendono solo dalle derivate della funzione nel punto.
I polinomi sono tra le funzioni più semplici da utilizzare; molte funzioni possono essere approssimate con polinomi, in modo che tale approssimazione sia "abbastanza" precisa. Il teorema di Taylor spiega in che senso si può ottenere una tale approssimazione utilizzando il polinomio di Taylor . In particolare, la formula di Taylor con il resto di Lagrange si può considerare un'estensione del teorema di Lagrange : infatti ad una funzione differenziabile in un intervallo
(
a
,
x
)
⊂
R
{\displaystyle (a,x)\subset \mathbb {R} }
f
(
x
)
−
f
(
a
)
x
−
a
=
f
′
(
ξ
)
,
{\displaystyle {\frac {f(x)-f(a)}{x-a}}=f^{\prime }(\xi ),}
dove
ξ
∈
(
a
,
x
)
{\displaystyle \xi \in (a,x)}
f
(
x
)
=
f
(
a
)
+
f
′
(
ξ
)
(
x
−
a
)
,
{\displaystyle f(x)=f(a)+f^{\prime }(\xi )(x-a),}
che è un caso particolare della formula di Taylor con il resto di Lagrange.
Formula di Taylor per funzioni di una variabile
modifica
Consideriamo un intervallo
(
a
,
b
)
⊂
R
{\displaystyle (a,b)\subset \mathbb {R} }
x
0
∈
(
a
,
b
)
{\displaystyle x_{0}\in (a,b)}
f
:
(
a
,
b
)
→
R
{\displaystyle f\colon (a,b)\to \mathbb {R} }
n
−
1
{\displaystyle n-1}
(
a
,
b
)
{\displaystyle (a,b)}
n
≥
1
{\displaystyle n\geq 1}
n
{\displaystyle n}
f
(
n
)
{\displaystyle f^{(n)}}
x
0
{\displaystyle x_{0}}
polinomio di Taylor di grado
n
{\displaystyle n}
T
n
(
f
,
x
)
=
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
x
−
x
0
)
+
f
′
′
(
x
0
)
2
!
(
x
−
x
0
)
2
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
n
!
(
x
−
x
0
)
n
=
∑
k
=
0
n
f
(
k
)
(
x
0
)
k
!
(
x
−
x
0
)
k
{\displaystyle \operatorname {T} _{n}(f,x)=f(x_{0})+f^{\prime }(x_{0})(x-x_{0})+{{f^{\prime \prime }(x_{0})} \over {2!}}(x-x_{0})^{2}+\ldots +{{f^{(n)}(x_{0})} \over {n!}}(x-x_{0})^{n}=\sum _{k=0}^{n}{{f^{(k)}(x_{0})} \over k!}(x-x_{0})^{k}}
si ha che
f
(
x
)
=
T
n
(
f
,
x
)
+
R
n
(
x
)
,
{\displaystyle f(x)=\operatorname {T} _{n}(f,x)+R_{n}(x),}
ove
R
n
(
x
)
{\displaystyle R_{n}(x)}
infinitesimo di ordine superiore a
(
x
−
x
0
)
n
{\displaystyle (x-x_{0})^{n}}
lim
x
→
x
0
R
n
(
x
)
(
x
−
x
0
)
n
=
0.
{\displaystyle \lim _{x\to x_{0}}{R_{n}(x) \over (x-x_{0})^{n}}=0.}
Il resto
R
n
(
x
)
{\displaystyle R_{n}(x)}
Il resto nella forma di Peano è indicato semplicemente con la notazione di o piccolo :
R
n
(
x
)
=
o
(
(
x
−
x
0
)
n
)
.
{\displaystyle R_{n}(x)=\operatorname {o} \left((x-x_{0})^{n}\right).}
Nel caso particolare
n
=
1
{\displaystyle n=1}
f
(
x
)
=
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
x
−
x
0
)
+
o
(
x
−
x
0
)
.
{\displaystyle f(x)=f(x_{0})+f^{\prime }(x_{0})(x-x_{0})+\operatorname {o} (x-x_{0}).}
Essa esprime un'approssimazione della funzione
f
{\displaystyle f}
x
0
{\displaystyle x_{0}}
T
1
(
f
,
x
)
=
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
x
−
x
0
)
.
{\displaystyle \operatorname {T} _{1}(f,x)=f(x_{0})+f'(x_{0})(x-x_{0}).}
Il grafico di
T
1
(
f
,
x
)
{\displaystyle \operatorname {T} _{1}(f,x)}
f
{\displaystyle f}
(
x
0
,
f
(
x
0
)
)
{\displaystyle (x_{0},f(x_{0}))}
continuità , che si può esprimere come
f
(
x
)
=
f
(
x
0
)
+
o
(
1
)
.
{\displaystyle f(x)=f(x_{0})+\operatorname {o} (1).}
La formula di Taylor con il resto di Peano risulta particolarmente utile nel calcolo di limiti di funzioni.
Sia
f
:
[
x
0
,
b
)
→
R
{\displaystyle f\colon [x_{0},b)\to \mathbb {R} }
derivabile
n
{\displaystyle n}
x
0
{\displaystyle x_{0}}
f
(
x
)
=
∑
k
=
0
n
f
(
k
)
(
x
0
)
k
!
h
k
+
o
(
h
n
)
∀
x
=
x
0
+
h
∈
(
x
0
,
b
)
,
{\displaystyle f(x)=\sum _{k=0}^{n}{{f^{(k)}(x_{0})} \over k!}\,h^{k}+o(h^{n})\qquad \forall x=x_{0}+h\in (x_{0},b),}
Dunque abbiamo che
o
(
h
n
)
=
f
(
x
)
−
∑
k
=
0
n
f
(
k
)
(
x
0
)
k
!
h
k
{\displaystyle o(h^{n})=f(x)-\sum _{k=0}^{n}{{f^{(k)}(x_{0})} \over k!}\,h^{k}}
e per definizione di o-piccolo (dove usiamo la convenzione
f
(
0
)
(
x
0
)
=
f
(
x
0
)
{\displaystyle f^{(0)}(x_{0})=f(x_{0})}
f
{\displaystyle f}
lim
h
→
0
1
h
n
[
f
(
x
0
+
h
)
−
f
(
x
0
)
−
f
′
(
x
0
)
h
−
⋯
−
f
(
n
)
(
x
0
)
h
n
n
!
]
=
0.
(
1
)
{\displaystyle \lim _{h\to 0}{{1} \over {h^{n}}}\left[f(x_{0}+h)-f(x_{0})-f^{\prime }(x_{0})h-\dots -f^{(n)}(x_{0}){{h^{n}} \over {n!}}\right]=0.\qquad (1)}
La dimostriamo per induzione . Per
n
=
1
{\displaystyle n=1}
f
′
(
x
0
)
{\displaystyle f^{\prime }(x_{0})}
condizione di differenziabilità per una funzione di una variabile, ovvero:
lim
h
→
0
f
(
x
0
+
h
)
−
f
(
x
0
)
−
f
′
(
x
0
)
h
h
=
0.
{\displaystyle \lim _{h\to 0}{{f(x_{0}+h)-f(x_{0})-f^{\prime }(x_{0})h} \over {h}}=0.}
Supponiamola vera per
n
−
1
{\displaystyle n-1}
n
{\displaystyle n}
(
1
)
{\displaystyle (1)}
0
0
{\displaystyle {{0} \over {0}}}
h
→
0
{\displaystyle h\to 0}
n
h
n
−
1
{\displaystyle nh^{n-1}}
h
>
0
{\displaystyle h>0}
teorema di de l'Hôpital , e allora il limite nella
(
1
)
{\displaystyle (1)}
lim
h
→
0
f
′
(
x
0
+
h
)
−
f
′
(
x
0
)
−
f
′
′
(
x
0
)
h
−
⋯
−
f
(
n
)
(
x
0
)
h
n
−
1
(
n
−
1
)
!
n
h
n
−
1
,
(
2
)
{\displaystyle \lim _{h\to 0}{{f^{\prime }(x_{0}+h)-f^{\prime }(x_{0})-f^{\prime \prime }(x_{0})h-\dots -f^{(n)}(x_{0}){{h^{n-1}} \over {(n-1)!}}} \over {nh^{n-1}}},\qquad (2)}
nel caso quest'ultimo limite esista. Nelle nostre ipotesi la funzione
g
(
x
)
=
f
′
(
x
)
{\displaystyle g(x)=f^{\prime }(x)}
x
0
,
{\displaystyle x_{0},}
n
−
1
{\displaystyle n-1}
x
0
{\displaystyle x_{0}}
f
(
k
)
(
x
0
)
=
g
(
k
−
1
)
(
x
0
)
,
k
=
1
,
…
,
n
,
{\displaystyle f^{(k)}(x_{0})=g^{(k-1)}(x_{0}),\quad k=1,\dots ,n,}
per l'ipotesi induttiva applicata alla funzione
g
(
x
)
,
{\displaystyle g(x),}
(
2
)
{\displaystyle (2)}
f
(
x
0
+
h
)
−
f
(
x
0
)
−
f
′
(
x
0
)
h
−
⋯
−
f
(
n
)
(
x
0
)
h
n
n
!
=
o
(
h
n
)
,
{\displaystyle f(x_{0}+h)-f(x_{0})-f^{\prime }(x_{0})h-\dots -f^{(n)}(x_{0}){\frac {h^{n}}{n!}}=\operatorname {o} (h^{n}),}
il che dimostra il passo induttivo, e con esso la tesi. Q.E.D.
Resto di Lagrange
modifica
Il resto nella forma di Lagrange afferma che, se la funzione è derivabile
n
{\displaystyle n}
x
0
{\displaystyle x_{0}}
n
−
1
{\displaystyle n-1}
[
x
0
,
x
)
{\displaystyle [x_{0},x)}
(
x
0
,
x
)
{\displaystyle (x_{0},x)}
x
{\displaystyle x}
ξ
{\displaystyle \xi }
x
0
{\displaystyle x_{0}}
x
{\displaystyle x}
R
n
(
x
)
=
f
(
n
+
1
)
(
ξ
)
(
n
+
1
)
!
(
x
−
x
0
)
n
+
1
.
{\displaystyle R_{n}(x)={\frac {f^{(n+1)}(\xi )}{(n+1)!}}(x-x_{0})^{n+1}.}
Questa formula permette di interpretare il teorema di Taylor come una generalizzazione del teorema di Lagrange .
Il teorema si dimostra per induzione .
La base induttiva è fatta per
n
=
1
{\displaystyle n=1}
R
0
=
f
(
x
)
−
T
1
(
f
,
x
)
=
f
(
x
)
−
f
(
x
0
)
−
f
′
(
ζ
)
(
x
−
x
0
)
⇒
f
(
x
)
−
f
(
x
0
)
=
f
′
(
ζ
)
(
x
−
x
0
)
{\displaystyle R_{0}=f(x)-T_{1}(f,x)=f(x)-f(x_{0})-f'(\zeta )(x-x_{0})\Rightarrow f(x)-f(x_{0})=f'(\zeta )(x-x_{0})}
teorema di Lagrange .Il passo induttivo è fatto considerando il teorema vero per
n
−
1
{\displaystyle n-1}
n
{\displaystyle n}
Ponendo
F
(
c
)
=
f
(
c
)
−
T
n
(
f
,
c
)
=
f
(
c
)
−
(
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
c
−
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
n
!
(
c
−
x
0
)
n
)
,
{\displaystyle F(c)=f(c)-T_{n}(f,c)=f(c)-\left(f(x_{0})+f'(x_{0})(c-x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{n!}}(c-x_{0})^{n}\right),}
e
G
(
c
)
=
(
c
−
x
0
)
n
+
1
,
{\displaystyle G(c)=(c-x_{0})^{n+1},}
con
x
<
c
<
x
0
,
{\displaystyle x<c<x_{0},}
x
1
∈
(
x
,
x
0
)
{\displaystyle x_{1}\in (x,x_{0})}
F
′
(
x
1
)
(
G
(
x
)
−
G
(
x
0
)
)
=
G
′
(
x
1
)
(
F
(
x
)
−
F
(
x
0
)
)
{\displaystyle F'(x_{1})(G(x)-G(x_{0}))=G'(x_{1})(F(x)-F(x_{0}))}
teorema di Cauchy .
Siccome
G
′
(
x
1
)
=
(
n
+
1
)
(
x
1
−
x
0
)
n
,
{\displaystyle G'(x_{1})=(n+1)(x_{1}-x_{0})^{n},}
allora
F
′
(
x
1
)
=
f
′
(
x
1
)
−
(
f
′
(
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
(
n
−
1
)
!
(
x
1
−
x
0
)
n
−
1
)
{\displaystyle F'(x_{1})=f'(x_{1})-\left(f'(x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{(n-1)!}}(x_{1}-x_{0})^{n-1}\right)}
G
(
x
0
)
=
(
x
0
−
x
0
)
n
+
1
=
0
,
{\displaystyle G(x_{0})=(x_{0}-x_{0})^{n+1}=0,}
F
(
x
0
)
=
f
(
x
0
)
−
(
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
x
0
−
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
(
n
)
!
(
x
0
−
x
0
)
n
)
=
0.
{\displaystyle F(x_{0})=f(x_{0})-\left(f(x_{0})+f'(x_{0})(x_{0}-x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{(n)!}}(x_{0}-x_{0})^{n}\right)=0.}
Sostituendo nella formula ricavata dal teorema di Cauchy:
(
f
′
(
x
1
)
−
(
f
′
(
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
(
n
−
1
)
!
(
x
1
−
x
0
)
n
−
1
)
)
(
x
−
x
0
)
n
+
1
=
(
n
+
1
)
(
x
1
−
x
0
)
n
(
f
(
x
)
−
(
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
x
−
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
n
!
(
x
−
x
0
)
n
)
)
.
{\displaystyle \left(f'(x_{1})-\left(f'(x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{(n-1)!}}(x_{1}-x_{0})^{n-1}\right)\right)(x-x_{0})^{n+1}=(n+1)(x_{1}-x_{0})^{n}\left(f(x)-\left(f(x_{0})+f'(x_{0})(x-x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{n!}}(x-x_{0})^{n}\right)\right).}
Spostando i fattori che moltiplicano gli sviluppi di Taylor si ottiene:
(
f
′
(
x
1
)
−
(
f
′
(
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
(
n
−
1
)
!
(
x
1
−
x
0
)
n
−
1
)
)
(
n
+
1
)
(
x
1
−
x
0
)
n
=
f
(
x
)
−
(
f
(
x
0
)
+
f
′
(
x
0
)
(
x
−
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
n
!
(
x
−
x
0
)
n
)
(
x
−
x
0
)
n
+
1
.
{\displaystyle {\frac {\left(f'(x_{1})-\left(f'(x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{(n-1)!}}(x_{1}-x_{0})^{n-1}\right)\right)}{(n+1)(x_{1}-x_{0})^{n}}}={\frac {f(x)-\left(f(x_{0})+f'(x_{0})(x-x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{n!}}(x-x_{0})^{n}\right)}{(x-x_{0})^{n+1}}}.}
Applicando l'ipotesi induttiva su
f
′
,
{\displaystyle f',}
f
′
(
x
1
)
=
T
n
−
1
(
f
′
,
x
1
)
+
R
n
−
1
(
x
1
)
,
{\displaystyle f'(x_{1})=T_{n-1}(f',x_{1})+R_{n-1}(x_{1}),}
f
′
(
x
1
)
−
(
f
′
(
x
0
)
+
…
+
f
(
n
−
1
+
1
)
(
x
0
)
(
n
−
1
)
!
(
x
1
−
x
0
)
n
−
1
)
=
f
(
n
+
1
)
(
ζ
)
(
n
)
!
(
x
1
−
x
0
)
n
,
{\displaystyle f'(x_{1})-\left(f'(x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n-1+1)}(x_{0})}{(n-1)!}}(x_{1}-x_{0})^{n-1}\right)={\frac {f^{(n+1)}(\zeta )}{(n)!}}(x_{1}-x_{0})^{n},}
con
ζ
∈
(
x
0
,
x
)
{\displaystyle \zeta \in (x_{0},x)}
quindi sostituendo:
f
(
x
)
−
(
f
(
x
0
)
+
f
(
x
0
)
(
x
−
x
0
)
+
…
+
f
(
n
)
(
x
0
)
n
!
(
x
−
x
0
)
n
)
=
1
(
n
+
1
)
(
x
1
−
x
0
)
n
⋅
f
(
n
+
1
)
(
ζ
)
n
!
(
x
1
−
x
0
)
n
⋅
(
x
−
x
0
)
n
+
1
=
f
(
n
+
1
)
(
ζ
)
(
n
+
1
)
!
(
x
−
x
0
)
n
+
1
,
{\displaystyle f(x)-\left(f(x_{0})+f(x_{0})(x-x_{0})+\ldots +{\frac {f^{(n)}(x_{0})}{n!}}(x-x_{0})^{n}\right)={\frac {1}{(n+1)(x_{1}-x_{0})^{n}}}\cdot {\frac {f^{(n+1)}(\zeta )}{n!}}(x_{1}-x_{0})^{n}\cdot (x-x_{0})^{n+1}={\frac {f^{(n+1)}(\zeta )}{(n+1)!}}(x-x_{0})^{n+1},}
ma il termine a primo membro è proprio
R
n
=
f
(
x
)
−
T
n
(
f
,
x
)
{\displaystyle R_{n}=f(x)-T_{n}(f,x)}
R
n
=
f
(
n
+
1
)
(
ζ
)
(
n
+
1
)
!
(
x
−
x
0
)
n
+
1
{\displaystyle R_{n}={\frac {f^{(n+1)}(\zeta )}{(n+1)!}}(x-x_{0})^{n+1}}
ζ
∈
(
x
0
,
x
)
{\displaystyle \zeta \in (x_{0},x)}
Q.E.D. Formula di Taylor per funzioni di più variabili
modifica
Per funzioni di più variabili, la scrittura completa si fa più pesante e fa uso dei multiindici . Sia
f
:
Ω
⊆
R
n
→
R
{\displaystyle f\colon \Omega \subseteq \mathbb {R} ^{n}\to \mathbb {R} }
C
k
(
Ω
)
,
{\displaystyle C^{k}(\Omega ),}
Ω
{\displaystyle \Omega }
insieme aperto . Allora in un intorno di
a
∈
Ω
{\displaystyle \mathbf {a} \in \Omega }
f
(
x
)
=
∑
|
α
|
≤
k
D
α
f
(
a
)
α
!
(
x
−
a
)
α
+
∑
|
α
|
=
k
R
α
(
x
)
(
x
−
a
)
α
,
lim
x
→
a
R
α
(
x
)
=
0.
{\displaystyle {\begin{aligned}&f(\mathbf {x} )=\sum _{|\alpha |\leq k}{\frac {\operatorname {D} ^{\alpha }f(\mathbf {a} )}{\alpha !}}(\mathbf {x} -\mathbf {a} )^{\alpha }+\sum _{|\alpha |=k}R_{\alpha }(\mathbf {x} )(\mathbf {x} -\mathbf {a} )^{\alpha },\\&\lim _{\mathbf {x} \to \mathbf {a} }R_{\alpha }(\mathbf {x} )=0.\end{aligned}}}
Formula di Taylor in due variabili di ordine 1
modifica
Sia
f
{\displaystyle f}
C
1
(
Ω
)
,
{\displaystyle C^{1}(\Omega ),}
Ω
{\displaystyle \Omega }
R
2
.
{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}.}
(
x
0
,
y
0
)
∈
Ω
,
{\displaystyle (x_{0},y_{0})\in \Omega ,}
f
(
x
0
+
h
,
y
0
+
k
)
=
f
(
x
0
,
y
0
)
+
f
x
(
x
0
,
y
0
)
⋅
h
+
f
y
(
x
0
,
y
0
)
⋅
k
+
R
(
h
,
k
)
,
{\displaystyle f(x_{0}+h,y_{0}+k)=f(x_{0},y_{0})+f_{x}(x_{0},y_{0})\cdot h+f_{y}(x_{0},y_{0})\cdot k+R(h,k),}
dove
h
=
x
−
x
0
{\displaystyle h=x-x_{0}}
k
=
y
−
y
0
{\displaystyle k=y-y_{0}}
R
(
h
,
k
)
=
o
(
‖
(
h
,
k
)
‖
)
{\displaystyle R(h,k)=o(\lVert (h,k)\rVert )}
Come per le funzioni di una variabile, se le derivate seconde sono limitate da un numero
M
,
{\displaystyle M,}
|
R
(
h
,
k
)
|
≤
M
(
h
2
+
k
2
)
.
{\displaystyle |R(h,k)|\leq M(h^{2}+k^{2}).}
Da cui segue anche l'espressione del differenziale esatto
d
f
=
f
(
x
+
d
x
,
y
+
d
y
)
−
f
(
x
,
y
)
=
∂
f
∂
x
⋅
d
x
+
∂
f
∂
y
⋅
d
y
.
{\displaystyle df=f(x+dx,y+dy)-f(x,y)={\frac {\partial f}{\partial x}}\cdot dx+{\frac {\partial f}{\partial y}}\cdot dy.}
Formula di Taylor in due variabili di ordine 2
modifica
f
(
x
0
+
h
,
y
0
+
k
)
=
f
(
x
0
,
y
0
)
+
f
x
(
x
0
,
y
0
)
(
h
−
x
0
)
+
f
y
(
x
0
,
y
0
)
(
k
−
y
0
)
+
+
1
2
!
[
f
x
x
(
x
0
,
y
0
)
(
h
−
x
0
)
2
+
2
f
x
y
(
x
0
,
y
0
)
(
h
−
x
0
)
(
k
−
y
0
)
+
f
y
y
(
x
0
,
y
0
)
(
k
−
y
0
)
2
]
+
+
R
(
h
,
k
)
,
{\displaystyle {\begin{aligned}f(x_{0}+h,y_{0}+k)&=f(x_{0},y_{0})+f_{x}(x_{0},y_{0})(h-x_{0})+f_{y}(x_{0},y_{0})(k-y_{0})+\\&+{\frac {1}{2!}}\left[f_{xx}(x_{0},y_{0})(h-x_{0})^{2}+2f_{xy}(x_{0},y_{0})(h-x_{0})(k-y_{0})+f_{yy}(x_{0},y_{0})(k-y_{0})^{2}\right]+\\&+R(h,k),\end{aligned}}}
dove
R
(
h
,
k
)
=
o
(
‖
(
h
,
k
)
‖
2
)
.
{\displaystyle R(h,k)=o(\lVert (h,k)\rVert ^{2}).}
Formula di Taylor in due variabili di ordine 3
modifica
f
(
x
0
+
h
,
y
0
+
k
)
=
f
(
x
0
,
y
0
)
+
f
x
(
x
0
,
y
0
)
⋅
h
+
f
y
(
x
0
,
y
0
)
⋅
k
+
+
1
2
!
[
f
x
x
(
x
0
,
y
0
)
h
2
+
2
f
x
y
(
x
0
,
y
0
)
h
k
+
f
y
y
(
x
0
,
y
0
)
k
2
]
+
+
1
3
!
[
f
x
x
x
(
x
0
,
y
0
)
h
3
+
3
f
x
x
y
(
x
0
,
y
0
)
h
2
k
+
3
f
x
y
y
(
x
0
,
y
0
)
h
k
2
+
f
y
y
y
(
x
0
,
y
0
)
k
3
]
+
+
R
(
h
,
k
)
,
{\displaystyle {\begin{aligned}f(x_{0}+h,y_{0}+k)&=f(x_{0},y_{0})+f_{x}(x_{0},y_{0})\cdot h+f_{y}(x_{0},y_{0})\cdot k+\\&+{\frac {1}{2!}}\left[f_{xx}(x_{0},y_{0})h^{2}+2f_{xy}(x_{0},y_{0})hk+f_{yy}(x_{0},y_{0})k^{2}\right]+\\&+{\frac {1}{3!}}\left[f_{xxx}(x_{0},y_{0})h^{3}+3f_{xxy}(x_{0},y_{0})h^{2}k+3f_{xyy}(x_{0},y_{0})hk^{2}+f_{yyy}(x_{0},y_{0})k^{3}\right]+\\&+R(h,k),\end{aligned}}}
dove
R
(
h
,
k
)
=
o
(
‖
(
h
,
k
)
‖
3
)
.
{\displaystyle R(h,k)=o(\lVert (h,k)\rVert ^{3}).}
Formula di Taylor in due variabili di ordine n
modifica
L'ordine
n
{\displaystyle n}
sommatoria :
1
n
!
∑
l
=
0
n
(
n
l
)
∂
n
f
(
x
,
y
)
∂
x
n
−
l
∂
y
l
|
(
x
=
x
0
,
y
=
y
0
)
(
x
−
x
0
)
n
−
l
(
y
−
y
0
)
l
.
{\displaystyle {\frac {1}{n!}}\sum _{l=0}^{n}{n \choose l}{\frac {\partial ^{n}f(x,y)}{\partial x^{n-l}\partial y^{l}}}|_{(x=x_{0},y=y_{0})}(x-x_{0})^{n-l}(y-y_{0})^{l}.}
Collegamenti esterni
modifica
![{\displaystyle \lim _{h\to 0}{{1} \over {h^{n}}}\left[f(x_{0}+h)-f(x_{0})-f^{\prime }(x_{0})h-\dots -f^{(n)}(x_{0}){{h^{n}} \over {n!}}\right]=0.\qquad (1)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ae1907bb5e4742ddae24ccaf95fa08266f4ede63)
![{\displaystyle [a,x]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/692f0edd0d40232c8a69ed5de7b142e1e343eff7)
![{\displaystyle {\begin{aligned}f(x_{0}+h,y_{0}+k)&=f(x_{0},y_{0})+f_{x}(x_{0},y_{0})(h-x_{0})+f_{y}(x_{0},y_{0})(k-y_{0})+\\&+{\frac {1}{2!}}\left[f_{xx}(x_{0},y_{0})(h-x_{0})^{2}+2f_{xy}(x_{0},y_{0})(h-x_{0})(k-y_{0})+f_{yy}(x_{0},y_{0})(k-y_{0})^{2}\right]+\\&+R(h,k),\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cdbeded09d586506e89b80bf2187c172155cb841)
![{\displaystyle {\begin{aligned}f(x_{0}+h,y_{0}+k)&=f(x_{0},y_{0})+f_{x}(x_{0},y_{0})\cdot h+f_{y}(x_{0},y_{0})\cdot k+\\&+{\frac {1}{2!}}\left[f_{xx}(x_{0},y_{0})h^{2}+2f_{xy}(x_{0},y_{0})hk+f_{yy}(x_{0},y_{0})k^{2}\right]+\\&+{\frac {1}{3!}}\left[f_{xxx}(x_{0},y_{0})h^{3}+3f_{xxy}(x_{0},y_{0})h^{2}k+3f_{xyy}(x_{0},y_{0})hk^{2}+f_{yyy}(x_{0},y_{0})k^{3}\right]+\\&+R(h,k),\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/48aeb390ffaffd113623e57a96b39f578cfde543)
