¿Por qué ha de ser una función (k+1)-veces diferenciable en el teorema de Taylor?

¿Por qué ha de ser una función (k+1)-veces diferenciable en el teorema de Taylor?

de Martin Jose Bula Sire -
Número de respuestas: 2

Hola, me quedó una duda acerca del último teórico en el que se trató la extensión del teorema de Taylor a funciones sobre R^n. Trabajando en R^2, ésta decía que, dada una función f : R^2 -> R perteneciente a C^(k+1) y un punto (x_0, y_0) en R^2, f(x_0 + Δx, y_0 + Δy) = f(x_0, y_0) + df_(x_0, y_0) (Δx, Δy) + ... + d^k f_(x_0, y_0) (Δx, Δy) + r_k (Δx, Δy) con lím [r_k (Δx, Δy) / ||Δx, Δy||^k] = 0.

Mi pregunta es, si aquí se hace uso de la k-diferenciabilidad de f al recurrir a sus k diferenciales en (x_0, y_0), ¿por qué se especifica previamente que f ha de pertenecer a C^(k+1)? La definición del diferencial de orden 2, por ejemplo, requiere que f pertenezca a C^2 (con tal de que f_(xy) = f_(yx) y la matriz hessiana sea simétrica), y asumo será de manera similar para diferenciales de orden superior. ¿Por qué entonces el requerimiento de que f sea diferenciable en un orden mayor al mayor utilizado en el teorema?

Desde ya, muchas gracias.

En respuesta a Martin Jose Bula Sire

Re: ¿Por qué ha de ser una función (k+1)-veces diferenciable en el teorema de Taylor?

de Marcelo Fiori -

Hola Martín,

  es una muy buena pregunta.

En estos teoremas de Taylor sucede que alcanza con pedir que sea de clase C^k para el enunciado que dimos (y por lo tanto tenés razón digamos), pero luego hay unos resultados sobre cómo escribir el resto (por ejemplo usando la derivada siguiente evaluada en un punto medio, que quizás hayan visto) para los cuales se precisa pedir que sea C^{k+1}.

A veces también pasa que uno pide "un poquito más" de las hipótesis necesarias para poder hacer una demostración más sencilla. No estoy seguro si ese es el caso aquí, o si es un resabio de un enunciado con el resto como en el párrafo anterior, pero en cualquier caso el resultado es cierto pidiendo que sea C^k.

¡Saludos!

Marcelo

En respuesta a Marcelo Fiori

Re: ¿Por qué ha de ser una función (k+1)-veces diferenciable en el teorema de Taylor?

de Martin Jose Bula Sire -
¡Muchas gracias por la respuesta! Asumo la determinación exacta del resto a través de integrales en R (la cual sí necesita de esa (k+1)-derivabilidad) aquí no es aún posible hasta haberse tratado la extensión de los mismos a R^n (y en particular a R^2).