老黃已經在此前的作品中證明過“多項式函數兩端嚴格單調”了,主要利用的是“導數的符号性質判斷函數的單調性”以及函數的“零點存在性定理”的知識。但是老黃覺得還不過瘾,這次要利用“無窮大的定義”,來證明這個定理。
盡管“多項式函數圖像兩端嚴格單調”這個定理看起來好像由圖像就可以想象出來,但想象不能做為定理的依據,而且證明過程和證明方法,以及用到的知識點才是重點。
證明:對任一多項式p(x)來說,一定存在點x1與x2,使p(x)在(x1, ∞)與(-∞,x2)上分别嚴格單調.
分析:我們可以記多項式p(x)的一般形式,其中最高次項系數a0≠0, 不妨設a0>0,a0<0也同理的。
當n=1時, p(x)=a0x an是一條直線,在R上嚴格單調增,因此一定成立的!當n>=0時,
當n大于1時,求導,可以發現,導函數也是一個多項式函數,且次數比原函數少1.
如果n是奇函數,那麼導函數p'(x)的次數就是偶的,當x趨于無窮大時, p'(x)趨于正無窮大,即p'(x)兩端都趨于正無窮大。根據正無窮大的定義,任給正數G,都存在正數M,使得當|x|>M時,p'(x)>G>0. 取x1=M,x2=-M,那麼多項式函數在兩端就都是嚴格遞增。
如果n是偶數,那麼導函數p'(x)的次數是奇的,它在右端趨于正無窮大,左端趨于負無窮大,即p'(x)無窮大量,根據無窮大的定義:對任給的正數G,都存在正數M,使得當x>M時,p'(x)>G>0;當x<-M時,p'(x)<-G<0,取x1=M,x2=-M,那麼多項式函數在右端嚴格增,在左端嚴格減,
綜上得證。
小夥伴們如果有興趣,可以查閱老黃上一作品中的證法,比較一下兩種證法,哪一種你更喜歡,它們運用的知識點是完全不同的哦。
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