概述
问题
在看一道题的解析的时候,发现了这个问题,就是
f
′
(
c
)
(
n
−
2
)
f'(c)(n-2)
f′(c)(n−2)当n趋于无穷且
f
′
(
c
)
>
0
f'(c)>0
f′(c)>0的时候,为什么取值是无穷?我的想法是:这个一阶导数虽然大于0,但是他的极限等于0呢?0乘以无穷不是不一定是无穷吗?还可能是0呢!
基于这个问题,我们开始讨论。
函数和数
首先看刚才的论断,里面有一句说,极限等于0乘以无穷不一定是无穷。
这句话显然是没有问题的,不过,极限等于0的数,还有一个说法,叫做无穷小。
无穷小实际上是一个变量,指的是极限等于0的函数或者数列,指的是,你任意取一个多么小的数,我总可以通过逼近 x 0 ( l i m x − > x 0 = 0 ) x_0 (lim_{x->x_0}=0) x0(limx−>x0=0)的方法,来比你更小。
回到刚才的论断里,题目里的 f ( c ) f(c) f(c)这个 c c c实际上是一个有限区间上的一个中值,因此是一个确定的值。这个我的理解是,定区间上,函数性态是确定的(埋下一个伏笔),因此能够确定一个定点。
那么因为这是一个定点,那么由函数的映射关系可知,唯一对应一个函数值。因此,函数值是常数。仿照无穷小的定义,无穷大的定义则是总有一个数比你更大。那么一个有限的,且不为0的数,不管你是多少,你都是一个数,我是函数,无穷,我的力量你不会了解。因此,这个常数乘以无穷大还是无穷大。
至此,我们知道了之前的问题在于混淆了函数和数的概念。
总结一下:
- 无穷小是个函数
- 正(负)数乘以无穷,结果是正(负)无穷,0乘以无穷是0。
也就是答案的方法是正确的。然而,随着问题的深入,我又想到了一个问题:这个是用中值定理证明的,中值是 ξ xi ξ,他会不会是一个变量呢?
延伸思考:拉格朗日中值定理在定区间和变区间和无穷区间上的辨析
就像之前提到的一样,这个在定区间上,实际上就是这个函数性态是确定的,因此这个导数值等于公式右边的函数值之差除以自变量之差的点 ξ xi ξ也是确定的。
因此,这个定区间上的中值点是个定点(可能是很多个点,但是每个点都是定点)
在变区间上,想象这样一个区间 [ n − 1 , n ] [n-1,n] [n−1,n]实际上,公式的右侧,分子分母都是变量相加减,因此是个变区间,那么在变区间上,这个函数的性态其实是不一定的,因为你不知道他究竟在哪一段加粗样式,因此在变区间上使用拉格朗日中值定理一定要小心(也有在变区间可以使用的情况,比如将区间取极限之类的操作变成定区间),这个中值是一个和区间的两侧的变量取值紧密相关的。
最后,在无穷区间上是不能使用拉格朗日中值定理的,这个证明我看了一下,大概就是用反证法来证明的,有兴趣的朋友可以看一下:拉格朗日在无穷区间上不成立的证明。
最后
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