Следует отметить, что с вычислительной точки зрения применение рядов Тейлора не представляет практического интереса для нахождения приближенных решений даже в случае обыкновенных дифференциальных уравнений. Однако, этот подход используется как некоторый теоретический эталон, для сравнения с другими практически удобными методами.
Пусть x(t) - решение уравнения
(1.1), обладающее достаточной гладкостью.
Предположим, что мы нашли решение на некотором интервале
.
Рассмотрим разложение этого решения в ряд Тейлора в правой
окрестности точки
здесь (k=1,2,...) -
k-я производная решения в точке
.
Если зафиксировать некоторое натуральное число N, то отрезок ряда
(11.1) :
является приближенным решением задачи (1.1) - (1.3)
в некоторой окрестности точки
(если мы сможем вычислить значения
.
Опишем процедуру последовательного вычисления значений
, k=0,1,...,N.
При этом будем предполагать существование всех необходимых производных и
использовать следующие обозначения :
-- m-я частная производная по x,
-- m-я частная
коинвариантная производная по t.
1) Подставляя в уравнение (1.1) получаем формулу для
вычисления
:
2) Для нахождения продифференцируем обе части
уравнения (1.1) :
Подставляя в (11.3) получим формулу для вычисления
.
3) Для нахождения продифференцировав обе части
уравнения (11.3) получаем :
Подставляя в (11.4) получим формулу для вычисления
.
4) Продолжая далее последовательное дифференцирование получаемых
соотношений, можно вычислить
,
,...,
(см. далее замечание 11.2).
Замечание 11.1. Напомним, что если функционал
имеет частную производную
и инвариантную производную
, то коинвариантная производная
равна
Замечание 11.2. Для k-ой производной решения уравнения
(1.1) в общем случае справедлива формула
где
(k-1)-я полная производная функционала f в силу системы (1.1).
Для существования этой полной производной достаточно, чтобы все производные
функционала f по переменным t, x, до (k-1)-го порядка
были инвариантно непрерывны.