fledgling-cae-engineer’s diary

駆け出しCAE技術者のノート

[問題2]2変数関数のテイラー展開

問題

 f(x,y)=\cos(x^2-xy)を点 (1,1)まわりで1次まで展開した式を求めなさい。

 

解き方

まず、2変数関数 f(x,y)の点 (a,b)まわりでの展開公式を確認しましょう。

 \displaystyle f(x,y)= f(a,b) + \frac{\partial f(a,b)}{\partial x}(x-a) + \frac{\partial f(a,b)}{\partial y}(x-b) + \cdots

ここで、 \frac{\partial f(a,b)}{\partial x}は、 f(x,y) x偏微分して x=a y=bを代入したものを表しています。同様に、 \frac{\partial f(a,b)}{\partial y} f(x,y) y偏微分して x=a y=bを代入したものを表します。

それでは、 f(x,y) x yでそれぞれ偏微分しましょう。

 \displaystyle \frac{\partial f(x,y)}{\partial x} = (2x-y)\cdot \{-\sin(x^2-xy)\}

 \displaystyle \frac{\partial f(x,y)}{\partial y} = (-x)\cdot \{-\sin(x^2-xy)\}  

与式と上式から、 f(1,1)=1 \frac{\partial f(1,1)}{\partial x} =0 \frac{\partial f(1,1)}{\partial y}=0ですね。

したがって、求める式は、

 \displaystyle f(x,y) \sim 1

になります。