利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

在不等式證明中,經常用到的一個方法是構造輔助函式法。

輔助函式法,是透過將不等式中一個常量轉換為自變數,透過論證輔助函式的單調性和尋找零點,進而證明原不等式。

本文結合一道習題,闡述何時用輔助函式法,以及相關的常見失分點。

利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

如何判斷一個不等式是否需要用到輔助函式法?

需要用到輔助函式法的定積分不等式通常有以下幾個特徵:

(1)不等式中至少涉及兩個常量。對應習題1中的常量a和b。

(2)當將一個常量固定,考慮另一個常量自由變化時,結合題幹條件,題乾的不等式結論沒有變化。對應習題1,將常量a固定,自由變化b時,不影響不等式結論。

(3)題幹條件部分一般不涉及複雜的條件,如max、min、高階導數。

根據以上分析,可以採用構造輔助函式法解答習題1。具體解答過程如下所示。

利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

在構造輔助函式法中,有幾個常見失分點。

失分點1:構造輔助函式時,混淆了函式變數和積分變數。將不等式轉換為輔助函式時,必須要將原積分變數換個字母。

利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

失分點2:錯誤轉化定積分。將一個函式轉化為定積分時,需逆向考慮,即新定積分能否還原成原來的函式。

利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

失分點3:沒有全面引用題幹條件,從而證明不全面。

利用輔助函式證明定積分不等式的常見失分點

輔助函式是證明定積分不等式的一個最常用,也是最基本的方法。熟練掌握輔助函式法必須牢記本文的三個失分點,避免無謂的丟分。