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某流行资料上有一个错题,“已知φ′(x)+ φ(x)>0,试确定φ(x)sin x在(0,π/2)的苻号”。
学生问这个题的时候,匆忙中感到要用指数函数做积分因子来处理。后来作定向思维,心里总觉得怪怪的,这题为啥没有初始信息。
左想右想不得解,随手翻翻解答,竟然写了半页。心存疑惑也没细看。
φ′(x)+ φ(x)> 0表达了增长率与函数值的符号关系。就算增长率恒为正,函数值也可正可负,φ(x)sin x怎么能定号呢?
单调性讨论连续函数的符号,导数定号配合初始信息或终端信息,缺一不可。就算增长率很大,比如中国经济年增长率10%,美国2%,但两者初始经济量差别很大,你不能说中国经济量就大于美国经济量。
由 于指数函数exp(x)恒正,故若 φ′(x)+ φ(x)> 0 则
exp(x)(φ′(x)+ φ(x))> 0 , 即 (φ(x)exp(x))′ > 0
如果有初始信息φ(0)≥ 0 ,则有 φ(x)> 0,从而φ(x)sin x在(0,π/2)为正。
如果φ(0)< 0呢?是否可能有φ(0)< 0,我又想到了指数函数exp(x)
假如取 φ(x)= —exp(—2x),则φ′(x)= 2exp(—2x),且 φ′(x)+ φ(x)> 0
这时就有,φ(x)< 0 ,从而φ(x)sin x在(0,π/2)为负。
再去翻资料上的解答,一下就看到了错处。
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