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第二百九十四章 上课

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  【设f是[0,1]上的连续函数,且满足∫₀¹f(x)dx =∫₀¹xf(x)dx = 0。证明:存在ξ∈(0,1),使得f(ξ)= 0。】

  写完,陈林转过身来。

  “这是一道经典的零点存在性问题。“

  “看起来条件不多,但实际上蕴含了丰富的信息。“

  他顿了顿。

  “大家先思考一下。“

  “这道题应该从哪里入手?“

  教室里安静了几秒钟。

  然后就有人开始翻笔记本、翻教材。

  沙沙的声音此起彼伏。

  陈林没有急着往下讲。

  他给学生们留了大概一分钟的思考时间。

  然后继续说道:

  “好,我们来分析一下。“

  他拿起粉笔,在黑板上写了起来。

  “首先,这道题给了我们两个积分条件。“

  “第一个条件告诉我们,f在[0,1]上的积分为零。“

  “第二个条件告诉我们,xf(x)在[0,1]上的积分也为零。“

  “那么,这两个条件结合起来,能推出什么?“

  他在黑板上写下推导过程。

  字迹工整,一笔一划都很清晰。

  “我们可以定义一个辅助函数。“

  “令F(x)=∫₀ˣf(t)dt。“

  “根据第一个条件,F(1)= 0。“

  “又因为F(0)= 0,所以F在[0,1]的两个端点处都是零。“

  陈林一边写,一边讲解。

  语速不快不慢。

  每一步都解释得很清楚。

  “接下来,我们考虑函数G(x)= xF(x)-∫₀ˣtf(t)dt。“

  “对G(x)求导......“

  他的粉笔在黑板上飞速移动。

  一行行公式跃然而出。

  推导过程流畅得像行云流水。

  没有任何停顿和犹豫。

  就好像这些内容早就刻在他脑子里一样。

  他就像是在抄写一份已经写好的答案。

  只不过是从脑子里抄到黑板上而已。

  “......由此可得,G'(ξ)= 0。“

  陈林在黑板上画了一个圆圈,标注了结论。

  “而G'(x)= F(x)+ xf(x)- xf(x)= F(x)。“

  “所以F(ξ)= 0。“

  “又因为F'(x)= f(x),由罗尔定理......“

  他转过身,面向学生们。

  “存在η∈(0,ξ),使得F'(η)= f(η)= 0。“

  “证毕。“

  教室里安静了两三秒钟。

  然后响起学生们轻声讨论的声音。

  “这讲得真清晰啊......“

  有学生忍不住小声嘀咕。

  “我之前做这道题的时候,辅助函数死活想不出来。“

  “原来还可以这么构造......“

  陈林笑了笑。

  “这只是第一道题。“

  “接下来还有几道。“

  “难度会逐渐递增。“

  他在黑板上擦掉刚才的内容。

  然后写下了第二道题。

  【设{fₙ}是[0,1]上的连续函数列,且fₙ一致收敛于f。若对每个n,fₙ在[0,1]上都没有最大值,证明:f在[0,1]上也没有最大值。】

  这道题一写出来,台下就有人皱起了眉头。

  明显比第一道难多了。

  “这道题考察的是一致收敛的性质。“

  陈林开口道。

  “以及'没有最大值'这个条件的深层含义。“

  “大家想一想,一个连续函数在闭区间上没有最大值,这意味着什么?“

  他顿了一下。

  “有人能回答吗?“

  教室里沉默了几秒钟。

  然后有一个声音从中间某排传来。

  “是不是意味着......函数在端点处的值比内部都大?“

  陈林循声望去。

  是一个戴眼镜的男生。

  看起来有点紧张。

  “不完全对。“

  陈林摇了摇头。

  “但思路是对的。“

  “连续函数在闭区间上一定有最大值,这是魏尔斯特拉斯极值定理。“

  “所以这里说的'没有最大值',指的是最大值不在内点取到。“

  “换句话说,最大值在端点上。“

  他在黑板上写下:

  【∀x∈(0,1),fₙ(x)< max{fₙ(0), fₙ(1)}】

  “这就是'没有最大值'的准确表述。“

  陈林继续道。

  “接下来,我们要证明的是,这个性质在一致收敛下是保持的。“

  他开始在黑板上写证明过程。

  这道题的证明比第一道复杂得多。

  涉及到ε-δ语言的精细操作。

  还需要仔细处理各种不等式。

  但陈林依然游刃有余。

  每一步都写得清清楚楚。

  每一个逻辑转折都解释得明明白白。

  台下的学生们奋笔疾书。

  生怕漏掉任何一个细节。

  有些人甚至掏出手机开始录像。

  打算课后再慢慢回放学习。

  ......

  时间一分一秒地过去。

  陈林一共讲了七道题。

  每道题都涉及实分析的核心知识点。

  从连续性到可积性。

  从点态收敛到一致收敛。

  从勒贝格积分到测度论基础。

  涵盖面非常广。

  陈林在挑选题目的时候,要求是涉及多个知识点以及难度适中。

  这里的适中是陈林的理想状态:本科生有着朦胧理解,研究生和博士生有着自我启发地步

  但是对于他自己来说,这一点很难把握,毕竟他判断题目难度只能依靠自己解题的速度。

  所以过去几天他还是把顾铭给的过去十年都做了一遍,挑出了自己解答时间处于中等偏上的那部分题目,再从其中挑出了涉及知识点比较多的。

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