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)
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(jiǎn)單說(shuō)出來(lái):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(cè)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(guò)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(wèn)題。
尤其是聰明的老黃,會(huì)在開(kāi)區(qū)間端點(diǎn)的極限問(wèn)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(wú)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(jué)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。看下面的例子:
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(kāi)區(qū)間上,所以y在(0,+)上沒(méi)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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