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考研高数证明题的解题方法

发布时间:2020-03-03 02:04:42 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

分析法,综合法,反证法,都是欧氏分析方法。欧氏分析方法起自于欧氏几何,早在公元前400年左右即为人类总结运用。

构造法是微积分学,代数学自身的方法。

分析法——尽可能由已知条件挖掘信息,并以此为起点作逻辑推理。

一元微积分讲究条件分析。要用分析法,就需要对各个概念理解准确,强弱分明;推理有序,因果清晰。为了弥补非数学专业学生的“短板”,我建议大家把考研题目中出现頻率较高的典型条件,预先推个滚瓜烂熟。比如

已知条件“f(x)连续,且x趋于0时,lim(f(x)/x) = 1”的推理。

(见讲座(9)基本推理先记熟。)

已知条件“f(x)在点x0可导,且f ′(x0) > 0 ”

的推理。

(这是阐述“一点可导且导数大于0与一段可导且导数大0的差别;证明洛尔定理(费尔玛引理),达布定理,……,等的关键。

见讲座(11)洛尔定理做游戏;讲座(17)论证不能凭感觉。)

已知条件“非零矩阵AB = 0”的推理。

(见讲座(42)矩阵乘法很惬意。)

已知“含参的三阶方阵A能与对角阵相似,且A有二重特征值。计算参数。”的推理。

(见讲座(48)中心定理路简明。)

“已知连续型随机变量X的分布函数或随机向量(X,Y)的密度函数,求函数型随机变量U = φ (x) 或U =φ(x ,y) ”的推理计算

(见讲座(78)分布函数是核心。)

一个娴熟的推导就是一条高速路啊。你非常熟练了吗?!

综合法 —— 由题目要证明的结论出发,反向逻辑推理,观察我们究竟需要做什么。

最典型的范例是考研数学题目“证明有点ξ,满足某个含有函数及其导数的关系式”。

例设函数f (x)在闭区间[0,1]上连续,在开区间(0,1)内可导,且f (0) = 0,则区间(0,1)内至少有一点ξ ,使得

f (ξ) f ′(1―ξ) = f ′(ξ) f (1―ξ)

分析(综合法)即要证明

f (ξ) f ′(1―ξ) ― f[b′(ξ) f (1―ξ) = 0

点ξ是运用某个定理而得到的客观存在。用x替换ξ,就得到刚运用了定理,还没有把点ξ代入前的表达式。即

f (x) f ′(1―x) ― f′(x) f (1―x) = 0

(在点 x =ξ 成立)

联想到积函数求导公式 ,即(f (x) f (1―x))′= 0

(在点 x =ξ 成立)

这就表明应该作辅助函数F (x) = f (x),证明其导数在(0,1)内至少有一零点。

易知F (0) = F (1) = 0,且F (x)在 [a, b] 连续,在(a, b)内可导,可以应用洛尔定理证得本题结论。当然,题型多种多样,但这总是一条基本思路。如果关系式中有高阶导数,那要考虑试用泰勒公式。反证法 —— ……。

这是大家都较为熟悉的方法。但是你也许没有注意到,用反证法简单可证的一个小结论,在微积分中有着很广的应用。粗糙地说,这就是

“A极限存在(或连续,或可导)+ B极限不存在 (或不连续,或连续不可导)= ?”

随便选一说法用反证法,比如

如果,“连续A + 不连续B = 连续C”

则“ 连续C-连续A = 不连续B”

这与定理矛盾。所以有结论: 连续函数与不连续函数的和一定不连续。不过要注意,证明是在“同一个点”进行的。

作为简单逻辑结论,自然类似有:

(同一过程中)A极限存在 + B极限不存在 = C极限一定不存在

(同一个点处)A可导 + B连续不可导 = C一定连续不可导

还可以在级数部份有:

收敛 + 发散 = 发散,

绝敛 + 条敛 = 条敛

对于乘法,由于分母为0时逆运算除法不能进行,必须首先限定以确保用反证法获得结论。比如

“若f(x)在点x0可导,且f(x0)≠ 0,g(x)在点x0 连续不可导,则 积函数y = f(x)g(x)在点x0一定连续不可导。”

(见讲座(8)求导熟练过大关。)

对于积函数y = f(x)g(x)求极限,我们由此得到了一个小技术。即

“非零极限因式可以先求极限。”(见讲座(16)计算极限小总结。)

(画外音:或是分子的因式,或是分母的因式,只要极限非0,就先给出极限,再“骑驴看唱本”……。)构造法 ——(难以“言传”,请多意会。)

老老实实地写,实实在在地描述,水到渠成有结论。这是微积分自家的方法 ——“构造法”。但是在构造法思维过程中,往往也综合运用着分析法,综合法,反证法。

“证明有界性”,也许最能显示“构造”手段,即把变量的“界”给构造出来。*例

已知函数 f(x)在 x≥a 时连续,且当x → +∞ 时f(x)有极限A ,试证明此函数有界。

分析本题即证,∣f(x)∣≤ C

讨论有界性,我们只学了一个定理,在闭区间上连续的函数有界。本题中如何“管住”那个无穷的尾巴呢?那就看你能否体验条件“x → +∞ 时f(x)有极限A” ,即

“我们一定可以取充分大的一点x0,使得x > x0时,总有∣f(x)∣≤∣A∣+1 ”

把半直线x≥a分成 [a,x0] 与 x > x0两部分,就能“构造”得∣f(x)∣≤ C

((祥见讲座(9)基本推理先记熟。)

在讲座(11)“洛尔定理做游戏”中讲的“垒宝塔”游戏,在讲座(13)“图形特征看单调”中讲的“逐阶说单调”,都是构造法的讨论方式。

每完成一个题目,不妨想想用的什么方法。你也许提高得更快。

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