图中给出四条曲线,abcd,分别是函数 f(x) 及其一阶、二阶、及三阶导数。如何把它们一一找出来? 我们不妨把函数和导数看为鸡和蛋的关系,有两条线既是“鸡”又是“蛋”。我们先要把“纯鸡”找出来,再找出这鸡生的蛋,蛋孵出了鸡又生蛋。。。我们也可以先找“纯蛋”,再看是哪个鸡孵的。 -------------------------------------------------------------- 一开始我想来点小聪明,对比两条曲线的“DNA”,看看哪个是鸡,哪个是蛋。没多久,下面的例子给了我当头一棒。 首先入选的是“a”和“b”,好像都有可能是另一位的鸡或蛋。考虑f(x)=exp(ax),a>0。如果a>1,在右半平面,导数在函数上面。如果a<1,导数在函数下面。曲线都是定性绘制的,根本看不出来。 我们从另一个角度考虑,哪条线不可能是蛋,不可能是这儿的鸡生的“蛋”。这样一来,我们的注意力马上集中到“d”。“d”有四个区间(-,+,-,+)。“a”和“c”的导数只有两个区间(-,+)。“b”的导数是(+,0,+)。这三个“鸡”均无法生出“d”这个“蛋”。所以“d”只能是“鸡”。如此一来,其余的就好解决了。显而易见,“c”是“d”的导数。“c”的导数只能是“b”。“a”是“b”的导数。因为是唯一选择,就不存在一开始提起的猜的问题。“d”是“鸡”,“a”是“蛋”,“c”和“b”既是“鸡”又是“蛋”。 我们现在考虑了哪条线不可能是蛋。我们也可以可虑,哪条线只能是“蛋”,或哪条线不能是“鸡”,或哪条线只能是“鸡”。 难题(1)中提到的数学老师上课时曾经强调,微分(导数)是构造性的,只要有耐心和细心,理论上总可以找到正确答案。积分就不一样了,是非构造性的,经常无解。实际上数学手册中列举的可积函数只是沧海一粟而已。 这道题显然是非构造性的,一团乱麻。但是如果老师告诉你哪个是“纯鸡”,即f(x),或哪个是“纯蛋”,即f(x)的三阶导数,问题就一下子容易得多。 在日常工作中,大部分问题是构造性的,照菜单操作即可。可是在科研工作中,大部分问题是非构造性的。这道理大概是非常显而易见的。
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