圖中給出四條曲線,abcd,分別是函數 f(x) 及其一階、二階、及三階導數。如何把它們一一找出來? 我們不妨把函數和導數看為雞和蛋的關係,有兩條線既是“雞”又是“蛋”。我們先要把“純雞”找出來,再找出這雞生的蛋,蛋孵出了雞又生蛋。。。我們也可以先找“純蛋”,再看是哪個雞孵的。 -------------------------------------------------------------- 一開始我想來點小聰明,對比兩條曲線的“DNA”,看看哪個是雞,哪個是蛋。沒多久,下面的例子給了我當頭一棒。 首先入選的是“a”和“b”,好像都有可能是另一位的雞或蛋。考慮f(x)=exp(ax),a>0。如果a>1,在右半平面,導數在函數上面。如果a<1,導數在函數下面。曲線都是定性繪製的,根本看不出來。 我們從另一個角度考慮,哪條線不可能是蛋,不可能是這兒的雞生的“蛋”。這樣一來,我們的注意力馬上集中到“d”。“d”有四個區間(-,+,-,+)。“a”和“c”的導數只有兩個區間(-,+)。“b”的導數是(+,0,+)。這三個“雞”均無法生出“d”這個“蛋”。所以“d”只能是“雞”。如此一來,其餘的就好解決了。顯而易見,“c”是“d”的導數。“c”的導數只能是“b”。“a”是“b”的導數。因為是唯一選擇,就不存在一開始提起的猜的問題。“d”是“雞”,“a”是“蛋”,“c”和“b”既是“雞”又是“蛋”。 我們現在考慮了哪條線不可能是蛋。我們也可以可慮,哪條線只能是“蛋”,或哪條線不能是“雞”,或哪條線只能是“雞”。 難題(1)中提到的數學老師上課時曾經強調,微分(導數)是構造性的,只要有耐心和細心,理論上總可以找到正確答案。積分就不一樣了,是非構造性的,經常無解。實際上數學手冊中列舉的可積函數只是滄海一粟而已。 這道題顯然是非構造性的,一團亂麻。但是如果老師告訴你哪個是“純雞”,即f(x),或哪個是“純蛋”,即f(x)的三階導數,問題就一下子容易得多。 在日常工作中,大部分問題是構造性的,照菜單操作即可。可是在科研工作中,大部分問題是非構造性的。這道理大概是非常顯而易見的。
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