极值的充分条件应用

半世苍凉 提交于 2020-02-22 20:47:33

极值点的判定,在高中和大学高数中都是一个不太清晰的地方,一般有三条充分条件可以判定一个点是否为极值

这个定理,是高中最常使用的判定极值点的定理,这个定理要判断f’(x)在x0附近的情况,但有时候判断f'(x)在x0左右的情况并不容易,所以在高中往往后求二阶导师,然后通过二阶导数单调性在判断f'(x)在x0附近的情况,这实际上暗含了极值的第二个充分条件

这个定理其实十分好用,因为实际上只要知道f'(x0)=0, 并且f''(x0) >0 ,就可以判定极小值,并不需要任何x0附近的信息。但问题来了,如果二阶导数也为0怎么办?,有没有高效的方法?

极值存在的第三充分定理。

来看一道例子

 

这道题目第一问其实就暗示了当a=0时,x=0,f(x)其实不是极值点。

        

我们知道,一个多项式多项式在0处有极值,且f(0)=0, 其一定是偶数项多项式,即偶函数。(这个很容易证明),即奇数次幂的系数要为0。我们取ln(1+x)的三阶泰勒展开

令x^3 系数为0, 立即得到 a = -1/6

这种方法的令一种解释:我们想知道f(x) 在0处的n阶导数值有以下做法

1. 直接暴力求导,令x=0即可

2. 利用泰勒展开式(在x=0处展开)

以上展开并不需要直接计算导数得到,可以通过已知展开函数的多项式运算得到。上面的等式中,通过展开ln(1+x)间接计算了f(x)的在0处的n阶导数。在根据极值的第三充分条件,立即得到三阶导数为0,即和前面一样。

明白了这些,在试卷上直接可以这么写:、

显然,f'(0)=0, f''(0)=0, f'''(0)=3!*(2/3-1/2+a)

根据极限的第三充分条件,f'''(0)=0, 所以 a=-1/6。

这种方法实际上绕开了直接对f(x)求导,利用泰勒展开简阶的计算了f'''(0)的值。在考研数学中这种方法很常见,仅针对这道题在高考考场上可能会被扣2分左右,但肯定有大量的分,因为这道题目的答案并不好算。

 

 

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