Esercizi sul polinomio di Taylor di ordine 2 per funzione di due variabili
Esercizi sul polinomio di Taylor di ordine 2 per funzione di due variabili
Esercizi sul polinomio di Taylor di ordine 2 per funzione di due variabili
Versione italiana
Esercizi sul Polinomio di Taylor di Ordine 2 per Funzioni di Due Variabili
Concetti Principali
Definizione
Il polinomio di Taylor di ordine 2 di una funzione f(x, y) di due variabili attorno a un punto (a, b) è dato dalla seguente formula:
P(x, y) = f(a, b) + f_x(a, b)(x - a) + f_y(a, b)(y - b) + \frac{1}{2}f_{xx}(a, b)(x - a)^2 + f_{xy}(a, b)(x - a)(y - b) + \frac{1}{2}f_{yy}(a, b)(y - b)^2
dove:
- f_x è la derivata parziale di f rispetto a x
- f_y è la derivata parziale di f rispetto a y
- f_{xx} è la derivata parziale seconda di f rispetto a x
- f_{yy} è la derivata parziale seconda di f rispetto a y
- f_{xy} è la derivata mista di f
Derivate Parziali
Le derivate parziali sono calcolate come segue:
- f_x(a, b) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a + h, b) - f(a, b)}{h}
- f_y(a, b) = \lim_{k \to 0} \frac{f(a, b + k) - f(a, b)}{k}
- f_{xx}(a, b) = \frac{\partial^2 f}{\partial x^2}
- f_{yy}(a, b) = \frac{\partial^2 f}{\partial y^2}
- f_{xy}(a, b) = \frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}
Esercizio
Sia f(x, y) = x^2 + y^2. Calcola il polinomio di Taylor di ordine 2 attorno al punto (1, 1).
Soluzione:
-
Calcoliamo f(1, 1):
f(1, 1) = 1^2 + 1^2 = 2
-
Calcoliamo le derivate parziali:
- f_x = 2x e f_x(1, 1) = 2 \cdot 1 = 2
- f_y = 2y e f_y(1, 1) = 2 \cdot 1 = 2
- f_{xx} = 2 e f_{xx}(1, 1) = 2
- f_{yy} = 2 e f_{yy}(1, 1) = 2
- f_{xy} = 0 e f_{xy}(1, 1) = 0
-
Sostituiamo i valori nella formula del polinomio di Taylor:
P(x, y) = 2 + 2(x - 1) + 2(y - 1) + \frac{1}{2}(2)(x - 1)^2 + 0 + \frac{1}{2}(2)(y - 1)^2
Semplificando:
P(x, y) = 2 + 2(x - 1) + 2(y - 1) + (x - 1)^2 + (y - 1)^2
P(x, y) = 2 + 2x - 2 + 2y - 2 + (x - 1)^2 + (y - 1)^2
P(x, y) = (x - 1)^2 + (y - 1)^2 + 2x + 2y - 2
English version
Exercises on Taylor Polynomial of Order 2 for Functions of Two Variables
Main Concepts
Definition
The Taylor polynomial of order 2 of a function f(x, y) of two variables around a point (a, b) is given by the following formula:
P(x, y) = f(a, b) + f_x(a, b)(x - a) + f_y(a, b)(y - b) + \frac{1}{2}f_{xx}(a, b)(x - a)^2 + f_{xy}(a, b)(x - a)(y - b) + \frac{1}{2}f_{yy}(a, b)(y - b)^2
where:
- f_x is the partial derivative of f with respect to x
- f_y is the partial derivative of f with respect to a y
- f_{xx} is the second partial derivative of f with respect to x
- f_{yy} is the second partial derivative of f with respect to y
- f_{xy} is the mixed derivative of f
Partial Derivatives
The partial derivatives are calculated as follows:
- f_x(a, b) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a + h, b) - f(a, b)}{h}
- f_y(a, b) = \lim_{k \to 0} \frac{f(a, b + k) - f(a, b)}{k}
- f_{xx}(a, b) = \frac{\partial^2 f}{\partial x^2}
- f_{yy}(a, b) = \frac{\partial^2 f}{\partial y^2} - f_{xy}(a, b) = \frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y} ## Exercise Let f(x, y) = x^2 + y^2. Compute the Taylor polynomial of order 2 around the point (1, 1).
Solution:
- Let's calculate f(1, 1):
f(1, 1) = 1^2 + 1^2 = 2
- Let's calculate the partial derivatives:
- f_x = 2x and f_x(1, 1) = 2 \cdot 1 = 2
- f_y = 2y and f_y(1, 1) = 2 \cdot 1 = 2
- f_{xx} = 2 and f_{xx}(1, 1) = 2
- f_{yy} = 2 and f_{yy}(1, 1) = 2
- f_{xy} = 0 and f_{xy}(1, 1) = 0
- Let's substitute the values ​​in the Taylor polynomial formula:
P(x, y) = 2 + 2(x - 1) + 2(y - 1) + \frac{1}{2}(2)(x - 1)^2 + 0 + \frac{1}{2}(2)(y - 1)^2
Simplifying:
P(x, y) = 2 + 2(x - 1) + 2(y - 1) + (x - 1)^2 + (y 1)^ 2
P(x, y) = 2 + 2x - 2 + 2y - 2 + (x - 1)^2 + (y - 1)^2
P(x, y) = (x - 1)^2 + (y - 1)^2 + 2x + 2y - 2
Commenti
Posta un commento