多元泰勒展開的陷阱

tianbu發表於2024-06-16

\(f(x)=g(x,h(x))\) 泰勒展開:

\[\begin{aligned} f(x)&=g(x,h(x))\\ f(x+t)&=g(x+t,h(x+t))=g(x+t,h(x)+th'(x)+t^2h''(x)/2+O(t^3))\\ f(x)+f'(x)t+f''(x)t^2/2+O(t^3)&=\\ f(x)+g_xt+g_yth'(x)&+g_yt^2h''(x)/2+t^2g_{xx}/2+t^2h'(x)g_{xy}+t^2h'^2(x)g_{yy}/2+O(t^3)\\ \end{aligned} \]

所以 \(f'(x)=g_x+g_yh'(x),f''(x)=g_{xx}+2h'(x)g_{xy}+h'^2(x)g_{yy}+g_yh''(x)\)

這裡很容易漏掉 \(g_yh''(x)\) 這一項,因為它來自 \(g\) 的一階偏導,但是卻貢獻到了 \(h\) 的二次項上。

如果要展到三次項或更高,需要注意還會出現 \(h(x+t)\) 的泰勒展開內部的交叉項。

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