函数公式网 高中函数 拐点的定义要清楚,教科书上的定义有很多槽点

拐点的定义要清楚,教科书上的定义有很多槽点

从现在的高等数学教材和网上对拐点的定义来看,好像都不是很清楚,给老黄造成了一些疑惑,所以在这里提出来和大家一起讨论。

在老黄学习的教材版本中,拐点的定义是这样的:

定义1:设曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处有一条切线穿过曲线,在切点附近,曲线严格在两个点上 切线两侧凸且严格凹,则点(x0,f(x0))称为曲线y=f(x)的拐点。

理解这个定义 ,有两个关键点:

①曲线与切线在(x0,f(x0))点相交;

②在U的某个邻域中,右邻域U(x0)和左邻域U -(x0) 的凸性是严格逆的。

理论上,定义必须非常准确。 但是有些地方函数f(x)=|x^2-1|的点(1,0)和点(-1,0) 被定义为函数的拐点。 那么问题来了,曲线f(x)=|x^2-1| 显然在(1,0)和(-1,0)点连导数都不可导,更不可能有切线。 切线和曲线如何相互通过?

因此,如果按照这个定义来理解,点(1,0)和点(-1,0)就不是f(x)=|x^2-1|的拐点。 但是,像这样的情况还有很多,在一些地方,难免引起争议。 根据拐点的另一个概念“拐点”。 将拐点的定义改成下面的形式似乎更合适。

定义2:函数y=f(x)在点x0的某一邻域连续,若(x0,f(x0))为曲线y的凹凸边界点 =f(x),则(x0,f(x0))称为曲线y=f(x)的拐点。

根据定义2,点(1,0)和点(-1,0)显然是f(x)=|x^2-1|的拐点。 而且这个定义在网上也可以验证,只是地位不如定义1,总是作为定义1的补充解释出现的。所以老黄说现在拐点的定义 不够清楚。

老黄认为定义1是把切线在拐点处通过曲线的一般情况作为定义的一部分。 但除了一般情况,其实还有很多特殊情况。 一旦写入定义,就成为必要条件,会排除很多特殊情况,导致定义不准确。

除此之外,定义1中还有很多经不起推敲的地方。 例如,定义上说“曲线在切线两边严格凸凹”,但这种说法实际上是不准确的。 因为它意味着曲线被分成两个区间,但是曲线可以被分成无数个区间,只要在相邻的两个区间上满足这个条件即可。 所以不管是定义2还是老黄补充的分析②,都明确指出了x0只有某个邻域需要满足条件。

另外,还有一个争议点涉及导数和切线的知识。 即在定义1中提到,曲线在x0处的切线,自然地,函数在x0处的切线的存在成为必要条件。 但是,如前所述,f(x)=|x^2-1| 在拐点 (1,0) 和 (-1,0) 处没有切线。

而且切线的存在很容易被误认为求导。 但实际上,切线的存在不一定会导致。 因为有一种特殊情况,当导数等于无穷大的时候,我们改成导数不存在,所以不可导。 例如,当函数 y=three root x 在 x=0 上时就是这种情况。 这让老黄觉得很尴尬。 在老黄看来,如果把“切线存在”、“求导存在”、“函数可求导”这三个统一起来,就更容易让人接受。

因此,老黄认为定义2更靠谱。 定义1应作为“可导拐点”的定义,而不是拐点的定义。 因为拐点的研究通常是通过研究该点的二阶导数来进行的。 因此,定义可引导的拐点也有其意义。

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