2016考研數(shù)學(xué)考試分析之定理證明(三)

最后更新時(shí)間:2015-12-27 19:28:16
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劉緯宇——數(shù)學(xué)教研室

(書接上回)

前面提過費(fèi)馬引理的條件有兩個(gè)——“可導(dǎo)”和“取極值”,“可導(dǎo)”不難判斷是成立的,那么“取極值”呢?似乎不能由條件直接得到。那么我們看看哪個(gè)條件可能和極值產(chǎn)生聯(lián)系。注意到羅爾定理的第一個(gè)條件是函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)。我們知道閉區(qū)間上的連續(xù)函數(shù)有很好的性質(zhì),哪條性質(zhì)和極值有聯(lián)系呢?不難想到最值定理。那么最值和極值是什么關(guān)系?這個(gè)點(diǎn)需要想清楚,因?yàn)橹苯佑绊懴旅嫱评淼淖呦颉=Y(jié)論是:若最值取在區(qū)間內(nèi)部,則最值為極值;若最值均取在區(qū)間端點(diǎn),則最值不為極值。那么接下來,分兩種情況討論即可:若最值取在區(qū)間內(nèi)部,此種情況下費(fèi)馬引理?xiàng)l件完全成立,不難得出結(jié)論;若最值均取在區(qū)間端點(diǎn),注意到已知條件第三條告訴我們端點(diǎn)函數(shù)值相等,由此推出函數(shù)在整個(gè)閉區(qū)間上的最大值和最小值相等,這意味著函數(shù)在整個(gè)區(qū)間的表達(dá)式恒為常數(shù),那在開區(qū)間上任取一點(diǎn)都能使結(jié)論成立。

拉格朗日定理和柯西定理是用羅爾定理證出來的。掌握這兩個(gè)定理的證明有一箭雙雕的效果:真題中直接考過拉格朗日定理的證明,若再考這些原定理,那自然駕輕就熟;此外,這兩個(gè)的定理的證明過程中體現(xiàn)出來的基本思路,適用于證其它結(jié)論。

以拉格朗日定理的證明為例,既然用羅爾定理證,那我們對(duì)比一下兩個(gè)定理的結(jié)論。羅爾定理的結(jié)論等號(hào)右側(cè)為零。我們可以考慮在草稿紙上對(duì)拉格朗日定理的結(jié)論作變形,變成羅爾定理結(jié)論的形式,移項(xiàng)即可。接下來,要從變形后的式子讀出是對(duì)哪個(gè)函數(shù)用羅爾定理的結(jié)果。這就是構(gòu)造輔助函數(shù)的過程——看等號(hào)左側(cè)的式子是哪個(gè)函數(shù)求導(dǎo)后,把x換成中值的結(jié)果。這個(gè)過程有點(diǎn)像犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查:根據(jù)這個(gè)犯罪現(xiàn)場(chǎng),反推嫌疑人是誰。當(dāng)然,構(gòu)造輔助函數(shù)遠(yuǎn)比破案要簡單,簡單的題目直接觀察;復(fù)雜一些的,可以把中值換成x,再對(duì)得到的函數(shù)求不定積分。

(未完待續(xù))

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