Taylorowe wielomiany

Analiza jednowymiarowa od pierwszych zasad

Wielomian Taylora aproksymuje skomplikowaną funkcję w pobliżu punktu prostym wielomianem, zbudowanym tak, aby dopasować wartość, nachylenie, krzywiznę itd., w danym punkcie. Dodaj wystarczającą liczbę takich dopasowań, a wielomian będzie silnie przylegać do krzywej w jej otoczeniu.

Koncepcja ta polega na stopniowym dodawaniu warstw. Składnik stały dopasowuje wysokość. Dodaj wyraz liniowy, a dopasujesz nachylenie (otrzymasz styczną). Dodaj wyraz kwadratowy, a dopasujesz krzywiznę. Każdy nowy składnik odpowiada za dopasowanie kolejnej pochodnej.

Przesuń liczbę wyrazów na rysunku i obserwuj, jak wielomian niskiego rzędu (stopnia) odchodzi od krzywej, podczas gdy wielomian wyższego rzędu (stopnia) przylega do niej na większym odcinku.

Gdzie to występuje w MLSzeregi Taylora są wszechobecne w optymalizacji. Metoda spadku wzdłuż gradientu opiera się na wyrazie liniowym (pierwszego rzędu), by podążać zgodnie z nachyleniem. Metoda Newtona wykorzystuje wyraz kwadratowy, dopasowując parabolę i skacząc do jej minimum. Cała hierarchia optymalizatorów sprowadza się do pytania "ile wyrazów szeregu Taylora zachować?". A liniowa aproksymacja (linearyzacja)…
▶ Taylorowe wielomiany
← Całkowanie przez części (krótkie)Kluczowe szeregi Taylora →