一、上一章遗留的一个小问题:
这一章整体阅读完成之后,算是将上一章遗留的困惑搞清楚了一些:
假设有一个可导函数 f ,它的导数总是正的,它的切线的斜率必定处处为正,故该函数不可能上下起伏,该函数一定是递增的。在第11章将证明这个事实。不管怎样,如果函数 f 总是递增的,那么它一定满足水平线检验。
第10章开始处的一段话
就是上面这句话,出现在第10章的开始处,我是读了好几遍也没有明白“这个事实”指的是“哪个事实”。所以索性就把这段文字中所有可能是“事实”的事情都先罗列出来吧:
1、如果可导函数 f 的导数是正的,该函数一定是递增的;
2、如果函数 f 总是递增的,那么它一定满足水平线检验。
而在第11.2章节中提到:
下面举一个罗尔定理应用的例子:假设有一个函数 f 满足 f’ (x) > 0 (对于所有的 x),在 10.1.1 节中,我们断言该函数一定满足水平线检验。
第11章与前面遗留问题的呼应回答
这样就能看出来,实际上第10章中仅仅提出来、还没有证明的“这个事实”不是1、而是2:如果一个函数是连续递增的,那么它一定满足水平线检验。
求证过程则是利用反证法,先假设函数 f 的确是连续递增的,但假设他在某条水平线上存在着至少2个以上的交点。假设这两个交点分别是a点和b点。
因为:函数 f 是连续递增的,所以函数 f 在其定义域范围内处处可导;此时在其定义域内,找到假设的两个交点,分别是a和b;那么\(f(a) = f(b)\)。
此时应用罗尔定理可知,在(a,b)之间,必然存在至少一点c,满足:\(f'(c)=0\),此假设结论\(f'(c)=0\)与题目给出的基础前提\(f'(x)>0\)矛盾,所以假设不成立,得证。
二、本章学习心得体会:
第11章整体看下来不难,只用了一天就基本阅读完成了。整体印象比较深的有四点:
1、书中给出的一道证明题吓到我了:
例:证明方程\(2xe^{x^{2}}-e+1=0\)有解。
这道题的证明过程很简单,但是思路却让我觉得不可思议,它是找到了一个“辅助函数”进行求导,求导结果恰恰就是上面的方程的形式了。我之所以觉得不可思议,是因为作者是怎么通过一个结果形式、想到了“原始面貌”的呢?如果没有经验、没有直觉、没有运气,我觉得这种”通过结果找最初样貌“简直就是不可能的。
2、罗尔定理和中值定理的关系和历史:
感觉这两个定理都很有趣,而且在这两个定理的再后期,应该还有一个柯西定理与他们一脉相连。所以我想如果有时间,可以将这三个定理的发现人、发现历史、以及这三个定理的具体应用,再多看一看;
此外,对于“中值定理”,书中只是说它是“中值定理”,但这个定理的全名应该是“拉格朗日中值定理”,而以“拉格朗日”命名的定理,除了中值定理似乎还有其他一些,这又是一条脉络,也应该抽时间梳理、了解一下。
3、这一章节的证明多用反证法:
我现在心里想着的是,为什么这些证明要使用反证法呢?或者换种表述:任何数学问题,如果可以求证,那么是否除了反证法之外一定有不用反证法就能完成证明的方法?
如果按照这一想法重新阅读这一章,我想将它所有用反证法进行过证明的命题,都尝试着找到“不用反证法”的方法去证明一遍。
4、另一道例题让我觉得有趣:
题目内容是:假设有这样一个函数,对于所有的实数 x 处处可导并且 \(f’ (x) > 4\)。问题是,如何证明这个函数 \(y = f (x)\) 的图像与线性函数 \(y = 3x – 2\) 最多只有一个交点。
这道题的求解过程并不难,让我觉得有趣的是它后面又从另一个角度——小车行驶路程和时间的关系,导数就是小车的瞬时速度——对这道题进行了解释。读过之后感觉非常开心,能够通过不同的角度看待相同的题目,对导数的理解多少有一些顿悟。
三、小结
这一章似乎更多的都是理论介绍,可动笔跟着计算、练习的地方比较少,所以阅读起来不吃力,很快就完成了。
我想可以继续下一章的学习了:
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