方法一:辯證法告訴我們,具體問題得具體分析,在矛盾普遍性原理的指導下,即根據原函式的複合函式表示式,求出原函式的表示式,找出並分析矛盾的特殊性,即該複合函式的衍生自變數(也叫中間變數)在對應法則F下的解析式與原函式在同一對應法則F下的解析式存在相似結構,才能順利解決矛盾(問題)。
由於原函式y=F(ⅹ)在對應法則F下的衍生自變數(ⅹ+1/x)與因變數y=x^2+1/x^2存在相似結構(都是一個變數與其倒數之和),而任意非零變數與其倒數之積又是常數1,且根據完全平方公式可知:(ⅹ+1/x)^2=x^2+1/x^2 +2,所以已知解析式可化為:F(ⅹ+1/x)=(ⅹ+1/x)^2 -2,用通用自變數x代替(ⅹ+1/x)後可知:F(ⅹ)=ⅹ^2 -2。
1、當x<0時,ⅹ+1/x=-[(-ⅹ)+1/(-x)],而由[√(-ⅹ) -1/√(-x)]^2≥0恆成立可知,(-ⅹ)+1/(-x)≥2 ,當且僅當√-ⅹ=1/√-x,即ⅹ=-1時取“=”(類似均值不等式的推導方法),所以(-ⅹ)+1/(-x)≥2 恆成立,由此可得(ⅹ+1/x)∈(-∞,-2];
2、當x>0時,由均值不等式可知,ⅹ+1/x≥2恆成立,當且僅當ⅹ=1/x,即ⅹ=1時取“=”,由此可得(ⅹ+1/x)∈[2,+∞);
由於上述兩種情形不需要同時滿足,即(ⅹ+1/x)∈(-∞,-2]與(ⅹ+1/x)∈[2,+∞)不需要同時滿足(否則(ⅹ+1/x)就不存在取值範圍,即其基礎自變數ⅹ也不會有取值範圍,這就與其基礎自變數x∈(-∞,0)U(0,+∞)矛盾),所以,原自變數ⅹ的衍生自變數(ⅹ+1/x)的取值範圍為(-∞,-2]U[2,+∞),而不是(-∞,-2]∩[2,+∞)
方法二:辯證法告訴我們,具體問題得具體分析,在矛盾普遍性原理的指導下,即根據原函式的複合函式表示式,求出原函式的表示式,找出並分析矛盾的特殊性,即複合函式在對應法則F下的衍生自變數與原函式的在同一法則下的自變數存在元數一致性,可用變數替換法求解,才能順利解決矛盾(問題)。
對於原函式y=F(u)與另一函式u=ⅹ+1/x的複合函式y=F(ⅹ+1/x),在已經知道y=F(ⅹ+1/x)的解析式的前提下,若要求出原函式y=F(x)的解析式,僅需解決自變數ⅹ的衍生表示式在該複合函式表示式中的表達形式問題,一般把原自變數的衍生自變數用變數替換法進行變量回歸,復原成原自變數後,就可順利求解。比如:若原題變成:已知F(1+1/x)=x^2 +1/x^2,求F(ⅹ),這時用變數替換法求解,比用方法一的構造變數法的效率高得多。可見,方法一隻適用於衍生自變數結構較簡單的情形。
因此,根據已知條件,令u=ⅹ+1/x,由於u^2=x^2 +1/x^2 +2,所以不需要解出含引數u的根,已知表示式可直接寫成:F(u)=u^2-2,由於u=ⅹ+1/x,所以應像方法一那樣進行分別討論,最終得出u∈(-∞,-2]U[2,+∞),又由於在數學科學裡,一元函式的自變數通常用x表示,所以,原函式F(ⅹ)=ⅹ^2 -2,x∈(-∞,-2]U[2,+∞)。
(個人閒暇時的原創作品,歡迎發出不同的聲音,讓我們能夠越來越全面、準確地理解整個宇宙、外宇宙乃至更廣大自然界的廣義世界的數學本質,終會直指辯證法的數學核心,從而更好地駕馭它們,為人世間的真善美奠定堅實的數學科學、自然科學和哲學科學基礎!)
方法一:辯證法告訴我們,具體問題得具體分析,在矛盾普遍性原理的指導下,即根據原函式的複合函式表示式,求出原函式的表示式,找出並分析矛盾的特殊性,即該複合函式的衍生自變數(也叫中間變數)在對應法則F下的解析式與原函式在同一對應法則F下的解析式存在相似結構,才能順利解決矛盾(問題)。
由於原函式y=F(ⅹ)在對應法則F下的衍生自變數(ⅹ+1/x)與因變數y=x^2+1/x^2存在相似結構(都是一個變數與其倒數之和),而任意非零變數與其倒數之積又是常數1,且根據完全平方公式可知:(ⅹ+1/x)^2=x^2+1/x^2 +2,所以已知解析式可化為:F(ⅹ+1/x)=(ⅹ+1/x)^2 -2,用通用自變數x代替(ⅹ+1/x)後可知:F(ⅹ)=ⅹ^2 -2。
1、當x<0時,ⅹ+1/x=-[(-ⅹ)+1/(-x)],而由[√(-ⅹ) -1/√(-x)]^2≥0恆成立可知,(-ⅹ)+1/(-x)≥2 ,當且僅當√-ⅹ=1/√-x,即ⅹ=-1時取“=”(類似均值不等式的推導方法),所以(-ⅹ)+1/(-x)≥2 恆成立,由此可得(ⅹ+1/x)∈(-∞,-2];
2、當x>0時,由均值不等式可知,ⅹ+1/x≥2恆成立,當且僅當ⅹ=1/x,即ⅹ=1時取“=”,由此可得(ⅹ+1/x)∈[2,+∞);
由於上述兩種情形不需要同時滿足,即(ⅹ+1/x)∈(-∞,-2]與(ⅹ+1/x)∈[2,+∞)不需要同時滿足(否則(ⅹ+1/x)就不存在取值範圍,即其基礎自變數ⅹ也不會有取值範圍,這就與其基礎自變數x∈(-∞,0)U(0,+∞)矛盾),所以,原自變數ⅹ的衍生自變數(ⅹ+1/x)的取值範圍為(-∞,-2]U[2,+∞),而不是(-∞,-2]∩[2,+∞)
方法二:辯證法告訴我們,具體問題得具體分析,在矛盾普遍性原理的指導下,即根據原函式的複合函式表示式,求出原函式的表示式,找出並分析矛盾的特殊性,即複合函式在對應法則F下的衍生自變數與原函式的在同一法則下的自變數存在元數一致性,可用變數替換法求解,才能順利解決矛盾(問題)。
對於原函式y=F(u)與另一函式u=ⅹ+1/x的複合函式y=F(ⅹ+1/x),在已經知道y=F(ⅹ+1/x)的解析式的前提下,若要求出原函式y=F(x)的解析式,僅需解決自變數ⅹ的衍生表示式在該複合函式表示式中的表達形式問題,一般把原自變數的衍生自變數用變數替換法進行變量回歸,復原成原自變數後,就可順利求解。比如:若原題變成:已知F(1+1/x)=x^2 +1/x^2,求F(ⅹ),這時用變數替換法求解,比用方法一的構造變數法的效率高得多。可見,方法一隻適用於衍生自變數結構較簡單的情形。
因此,根據已知條件,令u=ⅹ+1/x,由於u^2=x^2 +1/x^2 +2,所以不需要解出含引數u的根,已知表示式可直接寫成:F(u)=u^2-2,由於u=ⅹ+1/x,所以應像方法一那樣進行分別討論,最終得出u∈(-∞,-2]U[2,+∞),又由於在數學科學裡,一元函式的自變數通常用x表示,所以,原函式F(ⅹ)=ⅹ^2 -2,x∈(-∞,-2]U[2,+∞)。
(個人閒暇時的原創作品,歡迎發出不同的聲音,讓我們能夠越來越全面、準確地理解整個宇宙、外宇宙乃至更廣大自然界的廣義世界的數學本質,終會直指辯證法的數學核心,從而更好地駕馭它們,為人世間的真善美奠定堅實的數學科學、自然科學和哲學科學基礎!)