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日志

零点问题。。。

热度 2已有 1623 次阅读2011-3-8 15:02

零点取值的情况问题,牛校常考,一般简单的题型离不开零点存在定理,这个简单,无论是问你存在有限或者无限个零点,或者零点的极限问题,现在这个问题基本秒杀,就是找特殊点连着taylor公式就解决了,但是研究往年牛校在考零点问题的出题规律,零点存在定理没有出现的迹象,已经换了一种方式来考察,很阴!今天早上起来遇见两题,零点问题,在这两题的面前,零点存在定理没有它存在的价值,反而使解题陷入僵局,搞了我一上午。。。。

原题:i))考察一列函数列fn(x)=1+x+(1/2!)x^2+....+(1/n!)x^n,她的根为yn,证明yn的一列非常平凡奇数子列趋于-00

          ii) f(x)[0,1]上可导,且f(0)=0,Vx属于[0,1],|f'(x)-1||f(x)|-x,求证:f(x)=x有无穷多个解

i)这个看上去没什么难度,很像e^x的幂级数展开式,第一步肯定是写成e^x相差一个高阶无穷小的形式,选拉格朗日余项和皮亚老余项均可以,我选择拉格朗日余项

i)Rf:e^x=1+x+....+(1/n+1!)(e^a)x^(n+1)=fn(x)+(1/n+1!)(e^a)x^(x+1)!      (x<a<0)

      可设yn的奇数子列为Xk,e^(xk)=f2k+1(xk)+(1/2k+2!)e^(ak)(xk)^(2k+2)=(1/2k+2!)e^(ak)(xk)^(2k+2)

       如果直接取k-->+00,不行,因为不知道右边收敛?只对她的近似表示式研究,得不出来

      只能反证!(反证法)若不然,.xk有界,可设xkM

      则上式右边《(1/2k+2!M^(2k+2),可设:bk=(1/2k+2!)M^(2k+2)

      bk/bk-1=M^2/[2k(2k+2)],显然,当K足够大时《1

      则:bk为单调递减数列,且bk0有下界,故收敛(K足够大)

      bk=[M^2/2k(2k+2)]bk-1,两边趋于+00.,可得:bk-->0,k-->+00

      e^(xk)--->0,k--->+00==>xk--->-00xk无界,矛盾!

      再证xk<0,事实上,若不然,Vy>0.Vn属于Nfn(y)1>0

      ie:f2k+1(x)有根xk,xk一定小于零,又xk无界

      xk-->-00,k-->+00  #

其实,从fn(x)的特点上去观察,还有另外一种方法,可以通过单调性研究xk的单调性,

事实上,f’2k+2(x)=f2k(x),f2k(x)=0,一定没有实根的,若不然,存在zn成立f2n(zn)=0

由上面可得:e^(zn)=(1/2n+1!)e^(an)(zn)^(2n+1),左边>0.右边<0.矛盾

ie:f2k+2(x)恒增,然后研究f2k+2(xk-1)是否大于零即可,还有一种方法研究xk的单调性,用罗尔定理,不过这个比较烦。。。。无论哪种方法,跟零点存在定理根本不沾边,看似像考

零点存在定理,事实上,零点存在定理只能陷入僵局,最大的原因是它不是简单的函数,特殊值找不到啊!

ii):f(0)=0.还有那一串不等式中都带有绝对值号很吓人,可以大概估计,如果有有无穷个零点,应该在原定点附近出问题,离原点越远,越不可能有无限个,思路就出来了

Rf:(反证法),设,F(x)=f(x)-x==>F’(x)=f’(x)-1,若不然,F(x)在原点右边一个足够小领域内

只有有限个零点,则存在一个足够小的6领域,F(x)在这个邻域内一定同号(若不然,就违反零点存在定理)

不妨设F(x)0.==>f(x)x0,绝对值号搞掉了|F‘(x|f(x)-x

|F’(0)|0lim|F‘(x|0==F’(x)0点右连续,且F’(x)-->0,x-->0+

f(0)=0.现固定一点a1属于[0,6],F‘(a1)不等于零,(若不然Vx属于[0,6],成立F’(x)=0.则命题得证)由f(x)[0,6]上满足拉格朗日中值定理

故存在a2属于(0,a1),成立:|F’(x1)|x1|f’(a2)-1||F’(a2)|,。。。一直这样下去,存在an属于(0an-1)成立|F’(an-1)||F‘(an|及,|F’(a1)||F’(a2)|《。。。。,an-->0,n-->+00

 ie |F‘(an|是单调递增数列,又f(x)-x[0.1]上连续,则有界,|F’(x)||f(x)-1|,则

|F’(an)|有上界,故收敛,则lim|F’(an)||F’(a1)|>0,又F’(x)在零点右连续,则,lim|F’(x)|(x-->0+)=0=lim|F’(an)|(n-->+00),矛盾  #

 

这条题目看似考零点问题,但是,她其实是从零点问题推出函数极限与数列极限的关系,

就好像若f(x)[a,b]上一致连续的充分必要条件是V两列点列,Xn,yn|xn-yn|-->0+,|f(xn)-f(yn)|-->0+,同样的道理,跟零点存在定理P关系都没有,零点存在定理在这里是一个陷阱,误导你踩进去!


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