彭翕成
高数思想指导完善初数错漏
彭翕成

有老师表示,高等数学对中学数学的指导作用毋庸置疑,很多题目用初等数学方法解答较为困难,但使用高等数学方法则比较简单。比如罗必塔法则、泰勒展开式,让很多题目变得容易,因为命题人很可能就是从高等数学里获得灵感。问题是,考试时不能直接应用这些高等数学公式,可谓“空有屠龙技艺,没有用武之地”!
这种情况确实存在。这就好比成年人做小学的应用题,本来用列方程很容易解决,但限于算术方法,解答起来则十分困难。这说明高等数学应用于初等数学,需要研究如何化用,而不能照搬。除了明面上的应用,也可以是无形中的渗透,指导我们从更高的角度认识问题,特别是在初等数学中容易忽视的问题。下面笔者举例说明。
多本资料上有这道题,解法也各不相同。


由于a,b,c,d是任意正实数,放缩时等号不能取到,所以1<s<2。
对比之下,相信大多数人都会选择解法2。但解法2真的就是完美的么?要知道此题是第16届IMO试题,又怎会如此容易!
解法2只是证明了1<s<2,但s能否真的取尽(1,2)中的所有数?如果不能证明s取尽(1,2)中的所有数,那只是说明了1(2)是s的下(上)界,而不能说明是下(上)确界,也就和解法1中得到范围(0,4]并无实质的区别。

(1,2)中的所有数。
思考:解法1并无错,只是得到(0,4]是下(上)界,而非下(上)确界,需要进一步压缩。解法2利用放缩技巧,得到更精确的取值范围,只是忽视了连续性。中学里接触的函数几乎都是初等函数,多数情况下不会出问题,因而这一问题也常常被忽视。……