对数周期函数分区间最大值
设函数
在区间 、、 上的最大值分别为 ,则 。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
对数周期变成乘法伸缩:若周期函数 以一为周期,则 满足 。函数趋近零时振幅也趋近零,可用正峰值说明开区间上最大值实际存在。
想法从哪来:振荡藏在对数里,普通平移周期失效,却可以试把自变量乘一个固定倍数。乘自然常数后,对数增加一,正弦走完整周期,函数值只跟着放大同一倍数。于是不同尺度区间的局部峰值可以互相对应,不必逐个解导数方程。 先按完整对数周期把小于一的正峰缩放到最近的一段,较早周期的振幅更小;再比较对应区间中正弦的符号,确认中间区间确实包含相应的正最大值,而多出的尾段只有非正值。最后一个区间跨过周期端点,需要独立判断末端正段的单调性,不能仅凭伸缩关系推断。这样比值中的未知峰值可抵消,只留下一个端点值。
关键是对数周期带来的伸缩关系 ,再判断三个区间中真正可能取正最大值的部分。
函数满足
又 、,故 。 区间 上的正最大值必在 取得;将该区间乘以 得 。而在 上 ,故 上的最大值与 上相同,从而
在 上 ;在 上, 单调递增。因此
于是
,且对 ,令 ,有 ,单调性判断成立。
形如 的函数应优先寻找按固定倍数伸缩的函数方程,再用一个周期内的符号和单调性定位区间最值。
须发现f(ex)=ef(x),将无限趋零振荡区间的最大值与另一段对应,再独立证明第三段最大值在3。
已记下,谢谢!