文档介绍：编号:08005110137
南阳师范学院2012届毕业生
毕业论文(设计)
题目: 微积分学中辅助函数的构造
完成人: 司玉会
班级: 2008-01
学制: 4 年
专业: 数学与应用数学
指导教师: 葛玉丽
完成日期: 2012-03-31
目录
摘要 (1)
0引言 (1)
1构造辅助函数的原则 (1)
(2)
将复杂化为简单 (2)
利用几何特征 (3)
2构造辅助函数的方法探讨 (3)
(3)
(3)
(4)
(4)
(6)
(6)
(7)
(7)
3构造辅助函数在微分中值定理证明中的应用分析 (8)
(8)
(9)
4结束语 (10)
参考文献 (10)
Abstract (11)
微积分学中辅助函数的构造
作者:司玉会
指导教师:葛玉丽
摘要:构造辅助函数是数学分析中解决问题的重要方法,,构造与问题相关的辅助函数,,分析了构造辅助函数的原则,归纳了构造辅助函数的几种方法,并研究了构造辅助函数在微积分学中的重要作用和应用.
关键词:原函数法; 辅助函数;常数变易法;函数增量法
0引言
当某些数学问题使用通常办法按定势思维去考虑而很难奏效时,可根据题设条件和结论特征、性质展开联想,进而构造出解决问题的特殊模式——,,在解题时,常表现为不对问题本身求解,而是构造一个与问题有关的辅助问题进行求解[1-2].
,现在国内外对微积分学中辅助函数构造法的研究比较多,其中有一部分研究的是辅助函数构造法的思路[3],但大部分研究的是辅助函数的构造在微积分学解题中的应用[4].
通过构造辅助函数,可以解决数学分析中众多难题,尤其是在微积分学证明题中应用颇广,且可达到事半功倍的效果.
1构造辅助函数的原则
,可根据题设条件和结论的特征,性质展开联想,进而构造出解决问题的特殊模式,这就是构造辅助函数解题的一般思路.
在一元微积分学中许多定理的证明都是在分析所给命题的条件、结论的基础上构造一个函数将要证的问题转化为可利用的已知结论来完成的. 比如, 柯西中值定理的证明就是通过对几何图形的分析, 构造辅助函数转化为利用已知的罗尔定理加以证明; 在牛顿- 莱布尼兹公式的证明中也是构造辅助函数利用积分上限函数的性质得到证明的.
将复杂化为简单
一些命题较为复杂, 直接构造辅助函数往往较困难, 可通过恒等变形, 由复杂转化为简单, 从中探索辅助函数的构造, 以达到解决问题的目的, 这种通过巧妙的数学变换, 将一般化为特殊, 将复杂问题化为简单问题的论证思想, 是一元微积分学中的重要而常用的数学思维体现.
例 1 设函数, 都在上连续, 在内可导, 且. 证明在开区间内存在一点, 使得.
分析将证明的结论变形为, 直接思考哪个函数求导后为,,,
上应用罗尔定理即得要证的结论.
证明作辅助函数因为,都在上连续,在内可导, 且.
所以在上连续,在内可导,并且,,所以.
有罗尔定理知存在一点,使得即.
所以.
利用几何特征
利用几何图形直观形象的特点构造辅助函数. 在各种版本的“高等数学”和“数学分析”的书中, 微分中值定理的证明大多是利用对几何图形的分析,探索辅助函数的构造, 然后加以证明的.
2 构造辅助函数的方法探讨
常数变易法的思想就是,将于证明题中的某个常量用变量代替而构成辅助函数,对辅助函数进行讨论,使欲证明题得到证明.
罗尔定理应用举例
在微分学等式证明中,我们通过引入辅助函数来证明,而辅助函数构造是关键,一般情况下可以用常数变易发来构造辅助函数.
例2函数在区间上可微,证明在区间内至少存在一点,使得.
证明记,我们来证明