极值点有几个充分条件,你知道吗?

 2024-03-14 03:08:51  阅读 0

不幸的消息:这个月我上网课,并没有太注意我写的圆形几何笔记。 我把它们放在草稿堆里,交给我爸爸当练习书法的纸(呃,因为我还没有把它们输入到电脑里,所以这个计划可能要推迟很长一段时间了。

我已经研究衍生品几个月了。 最近在研究真题。 不得不说,有些高考题看似简单,却暗藏飞刀。 今天我们就来看看2018年第三卷的衍生品,至于为什么会有隐藏飞刀,我慢慢告诉你。

函数拐点的充分条件_函数拐点的充要条件_拐点充分条件

我们先忽略问题(1),看第二个问题“对人畜无害”。

当我们看到最大点这个话题时,我们脑海中首先闪现的一定是这里的一阶导数等于0,并且两边的一阶导数都是先正后负。 事实上,这是极值点的第一个充分条件。 内容之一。 当然,也有同学认为二阶导数小于0,是极值点的第二充分条件之一。 有了这两个大方向,我们不妨求导数,看看会发生什么: f'(x)=(2ax+1)ln(x+1)+\frac{ax^{2}+x+2} { x+1}-2

细心的同学可能会发现f'(0)=0和a的值没有任何关系。 好吧,那么我们必须看看二阶导数的符号。 毕竟,二阶导数的符号与一阶导数相关。 增加或减少。

f''(x)=2aln(x+1)+\frac{3ax^{2}+4ax+x}{(x+1)^{2}}

代入x=0,化简:f''(0)=0。

? ? ? 很多学生很困惑。 这件事已经持续了这么久,与此无关。 我们怎样才能继续?

这样分析之后,你知道这道题为什么隐藏着一把飞刀了吗? 按照常规思维,到了这一步你就会卡住了。 如果你不构造一个像标准答案那样神奇的函数,或者改变枢轴元素,那几乎就没有路可走了。

然而,极值点有第一个和第二个充分条件。 你有没有想过极值点的第三个充分条件?

如果函数f(x)在x_{0}邻域有n阶连续导数,且f^{(k)}(x_{0})=0,(k=1,2,3... n- 1) , f^{n}(x_{0})\ne0 ,当n为奇数时,x_{0}不是极值点(是拐点),当n为偶数时, x_{0} 是极值点。

很多同学可能也知道这个结论,但是它的严格证明需要一些高深的数学内容。 不过幸运的是,对于这道题,我们只需要解释一下,当三阶导数等于0时,四阶导数不等于0,我们看看如何不使用它。 泰勒展开式等手段来说明。

f^{(3)}(x)=\frac{2ax^{2}+6ax+6a-x+1}{(x+1)^{3}},令 f^{(3)}(0 )=0,可得 a=-\frac{1}{6}

设h(x)=2ax^{2}+6ax+6a-x+1,则h'(x)=4ax+6a-1,

测试可知h'(0)=-2,即f^{(4)}(0)

充分性:由于 f^{(4)}(0) 和 f^{(4)}(x) 在定义域中连续,因此存在 0">\delta >0 使得当 x\in (-\ delta , \delta),则有 f^{(4)}(x)。

因此,当 x\in (-\delta ,\delta) 时,f^{(3)}(x) 单调递减。

又因为 f^{(3)}(0)=0,当 x\in (-\delta ,0), 0">f^{(3)}(x)>0 时,当 x\in [ 0 , \delta), f^{(3)}(x)\leq0

同理,我们可以得到f^{(2)}(x)的单调性

又因为f^{(2)}(0)=0,可见当x\in (-\delta,\delta)时,f^{(2)}(x)\leq0,当且仅当x=0时取等号。

因此,f'(x)在x\in (-\delta ,\delta)上单调递减,又因为f'(0)=0,所以当x\in (-\delta ,0), 0">f ' (x)>0,当x\in (0,\delta)时,f'(x),只有当x=0时,f'(x)=0。因此,a=-\frac{1}{6} ,x=0是f(x)的最大值点。

必然性:当a\ne-\frac{1}{6}时,f^{(3)}(0) (0">f^{(3)}(0)>0相同),此时存在 0">\delta >0,因此当 x\in (-\delta ,\delta) 时,总有 f^{(3)}(x)。

此时,f^{(2)}(x)在这个区间内不断减小,并且在x\in (-\delta ,0), 0">f^{(2)}(x)>0上,当 x\in [0 ,\delta) 时,f^{(2)}(x)\leq0。

分析可知此时的f'(x)\leq0,所以此时x=0并不是极值。

通过上面的分析,你看出上面的内容了吗? 事实上,这是一个套娃的过程。 如果这一阶的导数总是大于(小于)零,那么下一阶的导数一定是单调的,并且下一阶的导数也总是大于(小于)零……直到分析完一阶导数。 如果该点是极值点,根据极值点的第一个充分条件,该点周围的一阶导数一定是区间单调的,因此二阶导数一定总是大于(小于)零,并且三阶导数必须是单调的。 ..这样,偶数阶导数必须始终大于(小于)零,而奇数阶导数必须是单调的。 这也从另一个角度解释了极值点的第三个充分条件。

当然,可能有人会指出,我上面的证明使用了连续函数的局部符号保存定理。 这确实是一个问题。 至于考试时能不能这样写,我不敢保证。 希望对各位同学有所帮助,如有错误请在评论区指出。

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