荒原之梦考研数学原创:函数本体偏离点必为尖点

发布时间 2023-08-20 23:06:24作者: 荒原之梦考研数学

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补充说明:

前面所说的内容总结起来就是:一个处处可导的本体函数只有一个可导趋势,凡是已经有无数个点满足这个可导趋势的趋势(与本体函数重合)就必须继续满足该可导趋势(继续重合),否则,开始偏离本体函数可导趋势的点一定是一个不可导点。

当然,我最初得出上述结论只是依据直觉和有限个例证。但是,我们仍然可以通过稍微宽泛一些的思维实验,进一步加强上述结论的可靠度。

在进行接下来的思维实验之前,我们首先需要知道以下两个已经被证明成立的结论:

  1. 可导点一定是连续且光滑的;
  2. 圆和椭圆都是处处连续且光滑的;
  3. 一个圆和其他圆或者椭圆只可能有一个点是重合的,不可能有无数个点(一段曲线)是重合的,如果是,那就是同一个圆;
  4. 在一个极小的区间内,我们总能找到一个椭圆与一个弧是有无数个点重合的——或者说,一个弧上的某部分一定来自某个椭圆(或圆,也可以把椭圆视作特殊的圆)。

接下来,我们将本体看作是某个圆(或者为了满足函数的要求,只取该圆的一部分)。假设,我们可以找到一个“弧”,这个弧有无数个点是与本体圆重合的,但又有无数个点与本体圆不重合——换句话说,我们可以找到一个椭圆,这个椭圆有无数个点是与本体圆重合的,但又有无数个点与本体圆不重合——但是,根据前面的已知结论,这样的椭圆是不存在,因此,我们便不能保证这条偏离了本体圆的线在偏离点处是光滑的,那么,偏离点就是一个不可导点。

此外,关于圆与椭圆只能有一个交点这一问题,我们可以从椭圆无法用 \(\pi\) 精确表示周长这一结论得出:如果圆与椭圆有无数个点重合,那么椭圆就可以有多个圆表示出来,也就是说椭圆的周长可以用 \(\pi\) 精确表示了,这显然与前面的结论矛盾。

2023年8月20日