對乙個連續且處處可導函式的任意一點作切線,切線與函式至少有乙個除切點以外的交點,該函式滿足什麼條件?

時間 2021-06-29 05:10:43

1樓:

充要條件是,對任意x0,方程

f(x0)+f'(x0)(x-x0)=f(x)都有至少兩個不等的實根。

函式是凸(或凹)是上述方程只有乙個根的充分條件:

令F(x)=f(x)-(f(x0)+f'(x0)(x-x0)), 則F'(x)=f'(x)-f'(x0),若f是凸的,則F''(x)<0,F'(x)單調遞減,又F'(x0)=0,知x>x0時,F'(x)<0,x0,即F(x)在x0處取到最大值,從而x0是F(x)=0的唯一根。

進一步可以得到:若存在曲線上的點,過該點切線與曲線有兩個或兩個以上交點,當且僅當該曲線含有拐點(用反證法證上述F(x)只有乙個根)。其等價的命題是:

若對曲線上任意一點作切線,切線與曲線有唯一交點當且僅當曲線沒有拐點,即曲線是凸或凹的。

2樓:逸風晴

結論,這個函式不能一直是嚴格凸的,也不能一直是嚴格凹的。

逆否命題比較容易證——如果你的函式是嚴格凸或凹的,那麼它的任意切線和自己只有乙個交點。能證逆否命題成立,那麼原命題也成立嘍(^-^)V

下面我們只證嚴格凸的情況,凹的同理。我們採用反證法。

對於嚴格凸的可導函式 ,它的導函式 是嚴格單調增的。沒錯,凸函式的影象畫出來更像乙個「凹」字╮(╯▽╰)╭這應該是翻譯的歷史遺留問題。

假設乙個嚴格凸的函式在 點的切線與函式交於另一點 ,那麼這條切線的斜率可以被這兩個點確定,即

又因為這是條切線,它的斜率就應該是切點的導數

所以,就有了乙個等式

於是就有了 ,這和 嚴格單調增矛盾。所以凸函式的切線只能和自己有乙個交點。證完了。

然而,我只是回答了必要條件。至於充分條件甚至充要條件,我還沒想好→_→

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