今天的题目是昨天竞赛班学员问的一道看起来奇奇怪怪的函数性态分析问题,学员表示答案的方法很奇怪,想不到
真有难度吗?来看我们是怎么用正常思维做出来的
问题
设可导函数定义域为,,并且当时总是成立
证明:恒为零.
分析一下,看上去整个题目里面出现了三个绝对值,莫名其妙的,有个绝对值在这里会搞的你求导操作进行不下去,而且去掉绝对值符号还要讨论正负,就让你很难下手,似乎......
其实很简单,对于绝对值的情况,直接平方就行了,我们可以先形式推导一下,假装条件恒成立
你看这式子能对吗?导数不超过于是它可以被控制住,并且,矛盾不就来了么
所以我们把这个过程严格化就行了
解析
设可导函数定义域为,,并且当时总是成立
证明:恒为零.
反证法,则存在一点使得,不妨设并且,根据连续性,在附近都恒正,考虑附近的恒正的最大区间,注意,所以这个区间向左最多到,于是存在使得在开区间中恒正,并且
注意条件的不等式成立需要,而未必在这个范围内,但是根据连续性可知存在使得在区间中恒成立,并且,当然可以不妨再要求,反正问题是局部的
现在我们在开区间中考虑问题
设,则有
根据条件有
再令,根据条件可知
取,则是一个确定的数字,因为,所以存在使得,但是根据拉格朗日中值定理可知
这就导出了矛盾,所以恒为零
这个方法怎么样呢?是不是非常正常和直观,随便求个导就出来了,其实面对还有绝对值的微分不等式问题,通常平方一下就能解决问题,不仅克服了绝对值不可导的问题,还能完美利用条件,这并非巧合,而是通法!
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作者:柯西永远爱你