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考研數學證明題的有效復習方法
考研數學證明題是大多數學生容易丟分的題目,證明題考的是我們的邏輯推理能力,考研數學證明題怎樣復習?下面小編就帶大家一起來詳細了解下吧。
考研數學證明題怎樣復習
一、求導公式的證明
2015年真題考了一個證明題:證明兩個函數乘積的導數公式。幾乎每位同學都對這個公式怎么用比較熟悉,而對它怎么來的較為陌生。實際上,從授課的角度,這種在2015年前從未考過的基本公式的證明,一般只會在基礎階段講到。如果這個階段的考生帶著急功近利的心態只關注結論怎么用,而不關心結論怎么來的,那很可能從未認真思考過該公式的證明過程,進而在考場上變得很被動。這里給2017考研學子提個醒:要重視基礎階段的復習,那些真題中未考過的重要結論的證明,有可能考到,不要放過。
當然,該公式的證明并不難。先考慮f(x)*g(x)在點x0處的導數。函數在一點的導數自然用導數定義考察,可以按照導數定義寫出一個極限式子。該極限為“0分之0”型,但不能用洛必達法則,因為分子的導數不好算(乘積的導數公式恰好是要證的,不能用!)。利用數學上常用的拼湊之法,加一項,減一項。這個“無中生有”的項要和前后都有聯系,便于提公因子。之后分子的四項兩兩配對,除以分母后考慮極限,不難得出結果。再由x0的任意性,便得到了f(x)*g(x)在任意點的導數公式。
類似可考慮f(x)+g(x),f(x)-g(x),f(x)/g(x)的導數公式的證明。
二、微分中值定理的證明
這一部分內容比較豐富,包括費馬引理、羅爾定理、拉格朗日定理、柯西定理和泰勒中值定理。除泰勒中值定理外,其它定理要求會證。
費馬引理的條件有兩個:1.f'(x0)存在2. f(x0)為f(x)的極值,結論為f'(x0)=0。考慮函數在一點的導數,用什么方法?自然想到導數定義。我們可以按照導數定義寫出f'(x0)的極限形式。往下如何推理?關鍵要看第二個條件怎么用。“f(x0)為f(x)的極值”翻譯成數學語言即f(x) -f(x0)<0(或>0),對x0的某去心鄰域成立。結合導數定義式中函數部分表達式,不難想到考慮函數部分的正負號。若能得出函數部分的符號,如何得到極限值的符號呢?極限的保號性是個橋梁。
費馬引理中的“引理”包含著引出其它定理之意。那么它引出的定理就是我們下面要討論的羅爾定理。若在微分中值定理這部分推舉一個考頻最高的,那羅爾定理當之無愧。該定理的條件和結論想必各位都比較熟悉。條件有三:“閉區間連續”、“開區間可導”和“端值相等”,結論是在開區間存在一點(即所謂的中值),使得函數在該點的導數為0。該定理的證明不好理解,需認真體會:條件怎么用?如何和結論建立聯系?當然,我們現在討論該定理的證明是“馬后炮”式的:已經有了證明過程,我們看看怎么去理解掌握。如果在羅爾生活的時代,證出該定理,那可是十足的創新,是要流芳百世的。
閑言少敘,言歸正傳。既然我們討論費馬引理的作用是要引出羅爾定理,那么羅爾定理的證明過程中就要用到費馬引理。我們對比這兩個定理的結論,不難發現是一致的:都是函數在一點的導數為0。話說到這,可能有同學要說:羅爾定理的證明并不難呀,由費馬引理得結論不就行了。大方向對,但過程沒這么簡單。起碼要說清一點:費馬引理的條件是否滿足,為什么滿足?
前面提過費馬引理的條件有兩個——“可導”和“取極值”,“可導”不難判斷是成立的,那么“取極值”呢?似乎不能由條件直接得到。那么我們看看哪個條件可能和極值產生聯系。注意到羅爾定理的第一個條件是函數在閉區間上連續。我們知道閉區間上的連續函數有很好的性質,哪條性質和極值有聯系呢?不難想到最值定理。那么最值和極值是什么關系?這個點需要想清楚,因為直接影響下面推理的走向。結論是:若最值取在區間內部,則最值為極值;若最值均取在區間端點,則最值不為極值。那么接下來,分兩種情況討論即可:若最值取在區間內部,此種情況下費馬引理條件完全成立,不難得出結論;若最值均取在區間端點,注意到已知條件第三條告訴我們端點函數值相等,由此推出函數在整個閉區間上的最大值和最小值相等,這意味著函數在整個區間的表達式恒為常數,那在開區間上任取一點都能使結論成立。
拉格朗日定理和柯西定理是用羅爾定理證出來的。掌握這兩個定理的證明有一箭雙雕的效果:真題中直接考過拉格朗日定理的證明,若再考這些原定理,那自然駕輕就熟;此外,這兩個的定理的證明過程中體現出來的`基本思路,適用于證其它結論。
以拉格朗日定理的證明為例,既然用羅爾定理證,那我們對比一下兩個定理的結論。羅爾定理的結論等號右側為零。我們可以考慮在草稿紙上對拉格朗日定理的結論作變形,變成羅爾定理結論的形式,移項即可。接下來,要從變形后的式子讀出是對哪個函數用羅爾定理的結果。這就是構造輔助函數的過程——看等號左側的式子是哪個函數求導后,把x換成中值的結果。這個過程有點像犯罪現場調查:根據這個犯罪現場,反推嫌疑人是誰。當然,構造輔助函數遠比破案要簡單,簡單的題目直接觀察;復雜一些的,可以把中值換成x,再對得到的函數求不定積分。
考研數學證明題解題方法
縱觀近十年考研數學真題會發現:幾乎每一年的試題中都會有一個證明題,而且基本上都是應用中值定理來解決問題的。但是要參加碩士入學數學統一考試的考生所學專業要么是理工要么是經管,考生們在大學學習數學的時候對于邏輯推理方面的訓練大多是不夠的,這就導致數學考試中遇到證明推理題就發怵,以致于簡單的證明題得分率卻極低。
1.結合幾何意義記住零點存在定理、中值定理、泰勒公式、極限存在的兩個準則等基本原理,包括條件及結論。
知道基本原理是證明的基礎,知道的程度(即就是對定理理解的深入程度)不同會導致不同的推理能力。數學推理是環環相扣的,如果第一步未得到結論,那么第二步就是空中樓閣。
2.借助幾何意義尋求證明思路
一個證明題,大多時候是能用其幾何意義來正確解釋的,當然最為基礎的是要正確理解題目文字的含義。如2007年數學一第19題是一個關于中值定理的證明題,可以在直角坐標系中畫出滿足題設條件的函數草圖,再聯系結論能夠發現:兩個函數除兩個端點外還有一個函數值相等的點,那就是兩個函數分別取最大值的點(正確審題:兩個函數取得最大值的點不一定是同一個點)之間的一個點。這樣很容易想到輔助函數F(x)=f(x)-g(x)有三個零點,兩次應用羅爾中值定理就能得到所證結論。再如2005年數學一第18題(1)是關于零點存在定理的證明題,只要在直角坐標系中結合所給條件作出函數y=f(x)及 y=1-x在[0,1]上的圖形就立刻能看到兩個函數圖形有交點,這就是所證結論,重要的是寫出推理過程。從圖形也應該看到兩函數在兩個端點處大小關系恰好相反,也就是差函數在兩個端點的值是異號的,零點存在定理保證了區間內有零點,這就證得所需結果。如果第二步實在無法完滿解決問題的話,轉第三步。
3.逆推法
從結論出發尋求證明方法。如2004年第15題是不等式證明題,該題只要應用不等式證明的一般步驟就能解決問題:即從結論出發構造函數,利用函數的單調性推出結論。在判定函數的單調性時需借助導數符號與單調性之間的關系,正常情況只需一階導的符號就可判斷函數的單調性,非正常情況卻出現的更多(這里所 舉出的例子就屬非正常情況),這時需先用二階導數的符號判定一階導數的單調性,再用一階導的符號判定原來函數的單調性,從而得所要證的結果。該題中可設 F(x)=ln*x-ln*a-4(x-a)/e*,其中eF(a)就是所要證的不等式。
對于那些經常使用如上方法的考生來說,利用三步走就能輕松收獲數學證明的12分,但對于從心理上就不自信能解決證明題的考生來說,卻常常輕易丟失12分,后一部分同學請按“證明三步走”來建立自信心,以阻止考試分數的白白流失。
最后,強化階段大家應把復習過的知識系統化綜合化,注意搞細搞透搞活,也可適當做幾套模擬題。數學題目千變萬化,有各種延伸或變式,考生們要在考試中取得好成績,一定要腳踏實地地復習,華而不實靠押題碰運氣是行不通的,多思多議,不斷地總結經驗與教訓,做到融會貫通。
考研數學證明題答題技巧
證明題是數學題型中考生比較頭疼的一類,從基礎復習開始,就需要大家多多總結,掌握方法技巧。
1.結合幾何意義記住零點存在定理、中值定理、泰勒公式、極限存在的兩個準則等基本原理,包括條件及結論。
知道基本原理是證明的基礎,知道的程度(即就是對定理理解的深入程度)不同會導致不同的推理能力。如2006年數學一真題第16題(1)是證明極限的存在性并求極限。只要證明了極限存在,求值是很容易的,但是如果沒有證明第一步,即使求出了極限值也是不能得分的。因為數學推理是環環相扣的,如果第一步未得到結論,那么第二步就是空中樓閣。這個題目非常簡單,只用了極限存在的兩個準則之一:單調有界數列必有極限。只要知道這個準則,該問題就能輕松解決,因為對于該題中的數列來說,“單調性”與“有界性”都是很好驗證的。像這樣直接可以利用基本原理的證明題并不是很多,更多的是要用到第二步。
2.借助幾何意義尋求證明思路
一個證明題,大多時候是能用其幾何意義來正確解釋的,當然最為基礎的是要正確理解題目文字的含義。如2007年數學一第19題是一個關于中值定理的證明題,可以在直角坐標系中畫出滿足題設條件的函數草圖,再聯系結論能夠發現:兩個函數除兩個端點外還有一個函數值相等的點,那就是兩個函數分別取最大值的點(正確審題:兩個函數取得最大值的點不一定是同一個點)之間的一個點。這樣很容易想到輔助函數F(x)=f(x)-g(x)有三個零點,兩次應用羅爾中值定理就能得到所證結論。再如2005年數學一第18題(1)是關于零點存在定理的證明題,只要在直角坐標系中結合所給條件作出函數y=f(x)及y=1-x在[0,1]上的圖形就立刻能看到兩個函數圖形有交點,這就是所證結論,重要的是寫出推理過程。從圖形也應該看到兩函數在兩個端點處大小關系恰好相反,也就是差函數在兩個端點的值是異號的,零點存在定理保證了區間內有零點,這就證得所需結果。如果第二步實在無法完滿解決問題的話,轉第三步。
3.逆推法
從結論出發尋求證明方法。如2004年第15題是不等式證明題,該題只要應用不等式證明的一般步驟就能解決問題:即從結論出發構造函數,利用函數的單調性推出結論。在判定函數的單調性時需借助導數符號與單調性之間的關系,正常情況只需一階導的符號就可判斷函數的單調性,非正常情況卻出現的更多(這里所舉出的例子就屬非正常情況),這時需先用二階導數的符號判定一階導數的單調性,再用一階導的符號判定原來函數的單調性,從而得所要證的結果。該題中可設F(x)=ln*x-ln*a-4(x-a)/e*,其中eF(a)就是所要證的不等式。
對于那些經常使用如上方法的考生來說,利用三步走就能輕松收獲數學證明的12分,但對于從心理上就不自信能解決證明題的考生來說,卻常常輕易丟失12分,后一部分同學請按“證明三步走”來建立自信心,以阻止考試分數的白白流失。
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