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容易被忽略的數(shù)學(xué)定理有哪些(容易被忽略的數(shù)學(xué)定理是什么)

發(fā)布時(shí)間:2024-04-19 10:32:37 課外活動(dòng) 968次 作者:合肥育英學(xué)校

有這樣一個(gè)數(shù)學(xué)定理,雖然很直觀,但卻很容易被忽視。然而,這是一個(gè)非常有用的定理。這個(gè)定理可以用一句話簡單說出來:函數(shù)唯一的極值是最值。

之所以容易被忽視,是因?yàn)槲覀冊趯W(xué)習(xí)確定最大值的一般方法時(shí),課本上提供的方法是通過比較端點(diǎn)、不可微點(diǎn)、和穩(wěn)定點(diǎn)。因此,很多學(xué)生,包括老黃本人,都會(huì)愚蠢地遵循這個(gè)信條,首先解決最有價(jià)值的問題。

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尤其是聰明的老黃,會(huì)在開區(qū)間端點(diǎn)的極限問題上苦苦掙扎。事實(shí)上,當(dāng)函數(shù)只有一個(gè)極值點(diǎn)時(shí),無需擔(dān)心端點(diǎn)的極限。

我們先看一下這個(gè)定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式并證明一下:

5、設(shè)f(x)在區(qū)間I連續(xù),并且在I有唯一的極值點(diǎn)x0.

若x0是f的極大(小)值點(diǎn),則x0是f(x)在I上的最大(小)值點(diǎn).

老黃覺得這里的“連續(xù)性”并不是必要條件。去掉“連續(xù)性”條件,命題仍然成立。

證1:f在I連續(xù),若x0是f在I唯一的極大值點(diǎn),

則對(duì)任意的xI有f(x)f(x0),x0是f在I上的最大值點(diǎn).

同理可證:若x0是f在I唯一的極小值點(diǎn),則x0是f在I上的最小值點(diǎn).

證2:若x0是f在I唯一的極(小)值點(diǎn),卻不是最小值點(diǎn),

則必存在x1I,有f(x1)f(x0),矛盾!

x0是f在I上的最小值點(diǎn).同理可證:

若x0是f在I唯一的極大值點(diǎn),則x0是f在I上的最大值點(diǎn).

讓我們看看這個(gè)定理是如何運(yùn)作的??聪旅娴睦樱?/p>

例:求函數(shù)y=根號(hào)x*lnx,(0,+)上的最值.

解:y在(0,+)上可導(dǎo),【排除不可導(dǎo)點(diǎn)的存在】

當(dāng)y’=(2+lnx)根號(hào)x/(2x)=0時(shí),x=1/e^2,【唯一的穩(wěn)定點(diǎn)】

又當(dāng)0x1/e^2時(shí),y0;當(dāng)x1/e^2時(shí),y0.【用極值的第一充分條件,證明x=1/e^2是函數(shù)的極小值點(diǎn)】

所以x=1/e^2是函數(shù)唯一的極值點(diǎn),且是唯一的極小值點(diǎn),

因此y=-2/e是函數(shù)的最小值。

又函數(shù)在開區(qū)間上,所以y在(0,+)上沒有最大值。

讓我們看一下(0,+)上函數(shù)的一般圖像,以幫助我們理解:

這個(gè)怎么樣?現(xiàn)在你對(duì)求函數(shù)最大值的方法是不是有了更深入的了解了呢?

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