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        函數(shù)極值點偏移問題的推廣

        2020-10-11 07:48:58張治國
        數(shù)理化解題研究 2020年25期
        關鍵詞:拉格朗微積分極值

        張治國

        (山東省濟南市歷城第二中學 250100)

        本文從導函數(shù)的凹凸性的這一函數(shù)的重要性質(zhì)出發(fā),對一個與函數(shù)有關的不等關系進行了猜想與嚴格的證明,借助高等數(shù)學微積分理論中的拉格朗日中值定理,對函數(shù)極值點偏移的定義進了一般推廣.

        一、一個與函數(shù)有關的不等關系的猜想與證明

        為了敘述方便,本文中所給出的函數(shù)f(x)在定義域上為連續(xù)且可導的函數(shù).

        設f(x)為定義在區(qū)間I上的函數(shù),f′(x)為f(x)的導函數(shù),取I上的任意兩點x1,x2;

        (1)若f′(x)為嚴格凸函數(shù),則有如下不等關系:

        (2)若f(x)為嚴格凹函數(shù),則有如下不等關系:

        1.不等關系的幾何解釋

        以公式一為例:

        首先給出凸函數(shù)的一條重要的幾何性質(zhì):若f(x)為凸函數(shù),則其曲線總是在它的任意切線上方.

        設f′(x)為函數(shù)圖象在第一象限上的嚴格凸函數(shù),大體圖象如下:

        設梯形ABCD的面積為S1,梯形BDGF的面積為S2,曲邊梯形ABCD的面積為S.根據(jù)定積分的幾何意義,有S=f(x2)-f(x1).通過幾何直觀,有如下不等關系:

        從上述的推導過程,可以得到公式一的幾何解釋.下面我們從理論上對公式一進行證明.

        2.理論證明

        下面從嚴格凸函數(shù)的定義出發(fā),給出公式一的理論證明.

        上述推導過程,借助高等數(shù)學微積分中有關凹凸函數(shù)的定義與性質(zhì)進行了詳細的證明.

        二、函數(shù)極值點偏移問題的推廣

        結(jié)合拉格朗日中值定理由公式一與公式二,可以得到以下不等關系:

        設f(x)為定義在區(qū)間I上的函數(shù),f′(x)為f(x)的導函數(shù),取I上的任意兩點x1,x2;

        若f′(x)為嚴格凸函數(shù),則有如下不等關系:

        若f′(x)為嚴格凹函數(shù),則有如下不等關系:

        函數(shù)極值點偏移的定義是公式三與公式四的特殊形式.類比極值點偏移的定義,根據(jù)拉格朗日中值定理與公式三、公式四,我們可以將極值點偏移的定義大膽地進行一般推廣,即一般偏移.下面給出一般偏移的定義.

        導數(shù)既是高中數(shù)學函數(shù)部分的延續(xù).對高考導數(shù)壓軸題的研究,不僅僅要研究解法與技巧,更重要的是研究題目的背景與命題來源.借助高等數(shù)學中的微積分理論,能夠為高考導數(shù)壓軸題的研究提供新的視角.

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