正规考试也有钓鱼题?

文摘   2024-09-26 22:38   中国  

今天要讲的题目来自于前两天刚刚考完的中南大学校赛(也就是为了选拔参加11.9的全国大学生数学竞赛而设立的校级竞赛),我们主要关注其中的两道压轴题

这两道题目都比较新颖,其中第一题看似是黎曼引理,但是直接用黎曼引理却无法解决,需要一点变形,第二题则很像著名的weierstrass函数,也是他们校赛的压轴题

最关键的一点在于:本次校赛压轴题的第二问是一道钓鱼题!基本可以实锤,本题(其中一边)不可做,至少是论文级别的问题,理由如下(9.26更新:本问难想但可做,非钓鱼)

采用反证法,我们来说明对于非负数列,从这两个条件出发,去证明在某一点不可导,是一道钓鱼题
设想如果本题结论成立,那么著名的weierstrass函数:
其中是正奇数同时
这个函数不可导将会是一个显然的命题,因为对应的

但是上述命题的证明可不算简单,尽管也没有很难

再看后面,这是此类问题的最强定理(出自hardy)

如果中南大学校赛这道题是平凡的,那么哈代这篇30多页的论文也就白写了,因为作为本题的推论,它的

对应的

所以不可导

就这样,我们只需要用一道普通的校赛题即可秒杀掉哈代30页的论文,当然是不可能的,因此中南大学的这道题一定是钓鱼题
  • 虽然还存在着“处处不可导”与“某点不可导”的差异,但是上述例子仍然让我们有充足的理由相信本题不可做
不过,这题除了这一边的推导之外,其余部分还是可以做的,而且比较适合CMC训练
如果中南大学校赛有官方答案,或者说考试时本题有什么改动,欢迎给我们投稿!!!好奇校赛命题人如何自圆其说

问题

下面来看题目

问题1

中黎曼可积,是次数大于等于的多项式,证明:

问题2

(1) 证明:处不可导.

(2) 设并且级数都收敛,证明:处处可导.

问题1我们自然的想法还是借助黎曼引理,但是没法直接用,那就分区间,在每一个的单调区间中,换元(反函数),然后再用黎曼引理,最后加起来,就可以了
问题2这种东西则没有任何高级方法,唯一做法就是分段放缩,具体如何分段呢?当然需要尝试,将能估计的(较小的)项用上的不等式放缩,将后面无法刻画的(较大的)项,直接放缩掉,就OK了

解析

中黎曼可积,是次数大于等于的多项式,证明:

因为是多项式,所以存在有限个分点

使得在每一个区间中严格单调,对于每一个区间,函数都有连续可导的反函数,于是


现在将个这样的极限等式相加,即可得到结论
问题1得证,来看问题2

(1) 证明:处不可导.

(2) 设并且级数都收敛,证明:处处可导.

(1) 如果处可导,那么


存在,则至少在某个区间中是有界的,但是对任意,分段放缩有

这说明,在的左邻域内,函数是趋于正无穷的,因此必然不可导,结论得证
(2) 我们直接证明:不仅可导,而且导数还可以通过逐项求导来计算,换句话说,我们要证明的是

根据中值定理有

注意收敛,所以任意,存在使得
进而
对于前面的有限项求和,注意当时每一项的极限都是零,于是存在使得时恒有
综上结论得证

可见,除开最后一题(2)的另外一边证明之外,其余部分都是很常规的题目,没有什么难度,都是在考察基本功,而(2)的另外一边推导,则是一道不可做的题

注意!谨防此类隐藏在正常试卷中常规题目下的钓鱼题,珍爱生命,远离野题


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作者:柯西永远爱你

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