baixinbs 发表于 2015-10-26 14:32:36

求教证明函数单调性问题

遇到一个实际问题,需要证明下面函数在(2*cos(Pi/5), 2)上单调:

我用mathmatica画了一下这个函数

看起来是单调的,但是我没法给出严格的证明。
如果能给我一些解决的思路,非常感谢。

gxqcn 发表于 2015-10-26 16:36:42

变形一下,取其倒数,考察一下其单调性,不知可否?
\\left(1-\frac{\pi}{6 \textrm{ArcCsc}[\sqrt{2+x}]}\right)\]

baixinbs 发表于 2015-10-26 17:01:26

嗯,主要是这两个乘积项一个单增一个单减。
我还用Mathmatica求了导数,证明导数大于0也可以。但是也不好证。
导数:

有没有数值方法能求解也行,看图得到的结果毕竟没说服力。

baixinbs 发表于 2015-10-26 17:52:01

希望有数学分析学的好的同学帮个忙。多谢。

wayne 发表于 2015-10-26 18:10:09

函数本身就比较复杂,求导之后等效于求一个非线性方程的根,而非线性方程的根本身没有统一的解法。只能数值求根了,然后确定是单调增的

baixinbs 发表于 2015-10-27 07:46:56

感谢各位的回复。
我还考虑了是不是可以用泰勒展开,傅里叶变换什么的变成多项式什么的,但是也没做出来。
看来函数单调性证明看似简单,但是书本上的函数都是比较特殊的。真的实际的函数想证明单调性还真挺难的。

Buffalo 发表于 2015-10-27 15:52:46

本帖最后由 Buffalo 于 2015-10-27 15:54 编辑

这是初中题啊,弟兄们,一个个都被唬住了。
按二楼gxqcn的思路,先把函数翻过来,变成\(\frac{1}{2}Log(1-\frac{\pi}{6ArcCsc[\sqrt{2+x}]})\),在所给变量范围\(Log\)大于零,单调增,因此只需考虑\(1-\frac{\pi}{6ArcCsc[\sqrt{2+x}]}\)的正负和单调性,在所给变量范围内\(ArcCsc[\sqrt{2+x}]\)大于\(\frac{\pi}{6}\),且单调减(\(\sqrt{2+x}\)单调增,\(ArcCsc\)单调减),所以\(1-\frac{\pi}{6ArcCsc[\sqrt{2+x}]}>0\)且单调增,因此原来的函数\(\frac{1}{2}Log(1-\frac{\pi}{6ArcCsc[\sqrt{2+x}]})\)大于零且单调增,原函数大于零且单调减。

补充内容 (2015-10-28 14:14):
增增减减写得太多自己晕了,最后一段“且单调增,因此原来的函数12Log(1−π6ArcCsc)大于零且单调增,原函数大于零且单调减。”里面的增减互换就可以了

mathe 发表于 2015-10-27 17:54:48

函数数值计算大于100?理论分析导函数绝对值一个上界,不需要很好,就可以知道只要数值计算部分采样点足够密,就可以证明了

baixinbs 发表于 2015-10-27 23:50:33

mathe, 你是说给出导函数的一个下界吧?要是能证明导数有下界0就可以了啊,可是这个也不好证。

baixinbs 发表于 2015-10-27 23:54:00

mathe 发表于 2015-10-27 17:54
函数数值计算大于100?理论分析导函数绝对值一个上界,不需要很好,就可以知道只要数值计算部分采样点足够密 ...

wayne,怎么证明在左端点处取到最大值呢?
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