智慧閃耀:群裏的學霸時刻


    在總統府那寬敞明亮的書房裏,午後的陽光透過雕花的玻璃窗,灑在木質地板上,形成一片片斑駁的光影。林雲坐在書桌前,結束了一上午忙碌的工作,他伸了個懶腰,決定在短暫的休息時間裏,看看自己的粉絲群。


    林雲的手指在手機屏幕上輕輕滑動,點開了那個熱鬧非凡的粉絲群。群裏消息如潮水般不斷滾動,大家熱烈地討論著各種話題,從林雲在國際外交舞台上的精彩表現,到他在法庭上做出的公正裁決,粉絲們對他的崇拜和喜愛溢於言表。而林雲在群裏的網名“雲寶”,也被大家熟知,盡管身份特殊,但他很享受在這個虛擬世界裏,與粉絲們輕鬆交流的時光。


    就在林雲饒有興致地看著群裏的聊天記錄時,一條消息吸引了他的注意。一位名叫蘇然的大學生發了一道數學題,並配上文字:“家人們,這道題我想了好久都沒思路,咱們群裏有學霸能幫忙解一下嗎?這可是我們高等數學課程裏超級難的一道題。”


    林雲定睛一看,題目是這樣的:


    已知函數f(x)在區間[a,b]上連續,在(a,b)內可導,且f(a)=f(b)=0。證明:存在\\xi\\in(a,b),使得f(\\xi) + \\xi f''(\\xi)=0。


    這道題對於很多人來說確實頗具難度,一時間,群裏安靜了下來,之前熱鬧的討論氛圍被這道難題帶來的沉默所取代。就連群主也發了個無奈的表情,表示自己也被難住了。


    林雲看著題目,嘴角微微上揚,露出自信的笑容。他雖然主要精力放在外交和法律領域,但學生時代紮實的數理基礎此刻派上了用場。他起身走到書桌旁,拿起一支筆和一張白紙,準備開始解題。


    首先,林雲在紙上寫下分析思路:“這道題考查的是中值定理的應用,關鍵在於構造一個合適的輔助函數。”他一邊思考,一邊在紙上寫下輔助函數的構造過程。


    設f(x)=x f(x),林雲開始在紙上詳細地推導這個輔助函數的性質。


    因為f(x)在區間[a,b]上連續,在(a,b)內可導,而x在實數域內是連續且可導的,根據兩個連續且可導函數的乘積仍然連續且可導,所以f(x)在區間[a,b]上連續,在(a,b)內可導。


    接著,計算f(a)和f(b)的值。


    f(a)=a\\times f(a)=a\\times0 = 0,f(b)=b\\times f(b)=b\\times0 = 0,所以f(a)=f(b)。


    此時,林雲想起了羅爾中值定理:如果函數y = f(x)滿足在閉區間[a,b]上連續,在開區間(a,b)內可導,且在區間端點處的函數值相等,即f(a)=f(b),那麽在(a,b)內至少存在一點\\xi,使得f''(\\xi)=0。


    因為f(x)=x f(x),根據乘積求導法則(uv)^\\prime = u^\\prime v + uv^\\prime,對f(x)求導可得:


    f^\\prime(x)=(x f(x))^\\prime = f(x) + x f^\\prime(x)。


    由羅爾中值定理可知,存在\\xi\\in(a,b),使得f^\\prime(\\xi)=0,即f(\\xi) + \\xi f^\\prime(\\xi)=0。


    林雲完成了整個解題過程,他仔細檢查了一遍,確保沒有任何疏漏。隨後,他拿起手機,對著寫滿解題過程的紙張拍了一張清晰的照片,上傳到粉絲群裏。


    幾乎是瞬間,群裏炸開了鍋。


    “這是什麽神仙解題思路!”


    “哇,雲寶大神太牛了吧,這麽難的題都能解出來!”


    “這也太厲害了,我看了答案都還得消化半天。”


    蘇然更是激動得連發了好幾個震驚的表情:“大神,你這思路太清晰了,我之前完全沒想到構造這樣的輔助函數,這下徹底明白了,太感謝你了!”


    林雲看著群裏的消息,笑著迴複道:“其實隻要掌握了相關的定理和方法,這類題也沒有那麽難啦。數學就是要多思考,多嚐試不同的思路。”


    有粉絲好奇地問道:“雲寶,你是學數學專業的嗎?這解題能力也太強了。”


    林雲想了想,迴複道:“我不是學數學專業的哦,隻是以前對數學很感興趣,學了不少知識,沒想到現在還能派上用場。”


    這時,群主也冒了出來:“雲寶,你這一下子就把我這個群主比下去了,看來以後群裏有數學難題,都得指望你啦。”


    林雲連忙迴複:“群主過獎啦,大家一起交流學習嘛,我也是瞎貓碰上死耗子,剛好會這道題。”


    粉絲們可不信林雲的謙虛之詞,紛紛開始詢問他解題的技巧和學習數學的方法。林雲耐心地一一解答,他分享了自己在學生時代學習數學的經驗:“學習數學最重要的是理解概念和定理,不要死記硬背,要多做練習題,通過練習來加深對知識的理解和掌握。遇到難題的時候,不要急於看答案,要自己多思考,嚐試從不同的角度去解決問題。”


    林雲的分享讓粉絲們受益匪淺,大家開始在群裏討論起自己學習數學的心得和困惑,群裏的氛圍變得異常熱烈。林雲也沉浸在這種濃厚的學習交流氛圍中,他一邊迴答著粉絲們的問題,一邊迴憶著自己學生時代為了攻克一道道數學難題而廢寢忘食的日子。


    過了一會兒,又有粉絲發了一道新的數學題,這是一道關於多元函數極值的問題:


    已知函數z = f(x,y)=x^3 + y^3 - 3xy,求函數z在閉區域d:x\\geq0,y\\geq0,x + y\\leq2上的最大值和最小值。


    林雲看著這道題,再次拿起筆,在紙上開始分析。


    首先,求函數z在區域d內的駐點。


    分別對x和y求偏導數:


    z_x = 3x^2 - 3y,z_y = 3y^2 - 3x。


    令z_x = 0,z_y = 0,得到方程組:


    \\begin{cases}3x^2 - 3y = 0 \\\\ 3y^2 - 3x = 0 \\end{cases}


    由3x^2 - 3y = 0可得y = x^2,將其代入3y^2 - 3x = 0中,得到:


    3(x^2)^2 - 3x = 0,即3x^4 - 3x = 0,提取公因式3x得3x(x^3 - 1)=0。


    解得x = 0或x = 1。


    當x = 0時,y = 0;當x = 1時,y = 1。所以函數z在區域d內有兩個駐點(0,0)和(1,1)。


    接著,求函數z在區域d邊界上的最值。


    邊界x = 0(0\\leq y\\leq2)上,z = f(0,y)=y^3,z^\\prime = 3y^2\\geq0,所以z在[0,2]上單調遞增,z(0)=0,z(2)=8。


    邊界y = 0(0\\leq x\\leq2)上,z = f(x,0)=x^3,z^\\prime = 3x^2\\geq0,所以z在[0,2]上單調遞增,z(0)=0,z(2)=8。


    邊界x + y = 2(x\\geq0,y\\geq0)上,y = 2 - x,將其代入z = f(x,y)中得:


    z = f(x,2 - x)=x^3 + (2 - x)^3 - 3x(2 - x)


    展開並化簡:


    \\begin{align*}


    z&=x^3 + (8 - 12x + 6x^2 - x^3) - (6x - 3x^2)\\\\


    &=x^3 + 8 - 12x + 6x^2 - x^3 - 6x + 3x^2\\\\


    &=9x^2 - 18x + 8


    \\end{align*}


    對z = 9x^2 - 18x + 8求導得z^\\prime = 18x - 18,令z^\\prime = 0,解得x = 1,此時y = 1,z(1)=9 - 18 + 8 = -1。


    最後,比較駐點和邊界上的函數值:


    f(0,0)=0,f(1,1)=1 + 1 - 3 = -1,f(2,0)=8,f(0,2)=8。


    所以函數z在閉區域d上的最大值為8,最小值為-1。


    林雲完成了解題過程,再次拍照上傳到群裏。粉絲們看到答案後,又是一陣驚歎和誇讚。


    “雲寶,你簡直就是數學大神啊,這解題過程太詳細了!”


    “跟著雲寶學數學,感覺數學都變得簡單了。”


    “雲寶,你是不是偷偷去數學係進修了,這水平絕了!”


    林雲看著群裏的消息,笑著迴複道:“大家別誇啦,我就是把自己的思路分享給大家,一起進步嘛。數學其實很有趣,隻要掌握了方法,就能發現其中的樂趣。”


    在接下來的時間裏,林雲繼續和粉絲們在群裏交流著數學知識和學習經驗。他的耐心解答和專業分析,讓粉絲們對他的崇拜又加深了幾分。而林雲也在這個過程中,收獲了滿滿的快樂和成就感。他沒想到,自己曾經熱愛的數學,在這個粉絲群裏,能成為連接他和粉絲們的橋梁,讓彼此在知識的海洋裏共同探索,共同成長。

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