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与中值定理相关的辅助函数的一个构造法
摘要:构造法就是根据条件或者结论所具有的特征和性质,构造出满足条件或结
论的数学型,借助于该数学型解决数学问题的方法.构造法的特点是化复杂为
简单、化抽象为直观,它的核心思想是根据题设条件的特征恰当构造一个新的数学
型解决数学问题.而构造辅助函数就是其中最常用的一种方法,在中学和高等数
学的学习中都经常可以用到这种方法;微分中值定理是微分学中一块重要内容,在
解决有关微分中值定理相关问题时,我们经常会用到构造辅助函数的方法,辅助函
数的构造也是解决这一类问题的难点,本文总结研究了微分中值定理应用中构造辅
助函数的几种方法.
关键词:辅助函数;微分中值定理;罗尔定理;连续;可导
目录
1弓I言1
2微分中值定理中辅助函数的构造1
2.1原函数法⑸1
2.2几何直观法凶4
2.3常数k值法一一适用于常数已分离出的命题⑺5
2.4积分法⑹8
2.5待定因子法10
2.6构造微分方程法的13
2.7中值定理法⑼15
3结语17
参考文献17
1引言
所谓构造法,就是数学中的概念和方法按固定方式,经有限步骤能够定义的概
念和实现的方法U]在解题中,时常会出现无法直接解决题目问题的情况,我们就可
以转换角度,根据题目中所给的条件构造建立出一个新的数学型,以便于解决要
求解的问题.数学构造法是一种比较常用的数学方法,具有试探性、不规则性、创
造性、直观性、能行性和灵活性的特点⑵.数学发展史上的许多难题最终都是通过
采用构造法攻克的,如:著名的拉格朗日中值定理、柯西中值定理、以及《几何原
本》中欧几里得证明“素数的个数是无限的〃等等(林子杰,高雪琳,2022).数
学构造法为整个学科的发展做出了无可代替的贡献,并且至今仍在数学解题、数
学教学、甚至科学研究中起着相当重要的作用⑶.数学构造法在中国古代数学的发
展中也起着十分重要的作用,主要代表巨作为《九章算术》・例如,本书在求两数
的公约数时,提出了相减损之术(王宏涛,陈婷怡,2022):“以少减多,更相减损,以求
其等也回作为数学中最常用的方法之―,可以被构造的对象是多种多样的,构造的
方法也是较为多样,对于学生而言,根据具体问题采用相应构造法是比较困难的,
这时候就要注重方法的总结,针对同一类型的问题,我们可以总结出解决这一类问
题的方法,进而简化问题,解决问题.无论是在中学数学还是在大学数学,数学构造
法都有着非常广泛的应用.
构造辅助函数解决数学问题就是其中最常用的方法,在诸多问题解决中都需
要构造辅助函数来解决.在高等数学中,构造辅助函数的方法就非常常见,其中微
分中值定理证明中,许多题目的证明都需借助构造辅助函数,然后让辅助函数符合
中值定理的条件(李思远,刘瑾萱,2022),从而证明要证结论.本文总结了微分中值
定理证明中几种常用的辅助函数构造的方法,掌握这几种方法,就可以轻松解决微
分中值定理中的一类问题.
2微分中值定理中辅助函数的构造
2.1原函数法⑸
在微分中值定理中原函数法构造函数是很常用的一类方法,具体步骤如下:
(1)用工替换需要证明的结论中的或利;
(2)利用恒等变换,将结论向易积分的形式转化;
(3)用观察法或者凑微分法,求出原函数,如果题目需要,等式的两端还可以乘非
零的积分因子,通常情况,为了求解方便,积分常数可以取零(杨紫涵,魏佳宁,2022);
(4)移项,让等式一边值为零,如此一来,非零一边的等式就是所要构造的辅助函
1
数.
例1求证:若/(X)在[0,1]可导,并且f(l)=2/(o),则存在Se(01),使
@+i)m(曰.
分析由
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得
法+1)地)*)=0,
将换成,得
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