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回复:【整理】别钓了!这些三角函数极值求不了!

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IP属地:重庆43楼2023-07-29 09:29
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    问一下这个算钓鱼题吗?
    sinx+acosx+1/sinxcos,(a≠0,1,-1)


    IP属地:广东来自Android客户端44楼2023-08-06 17:47
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      #极值##钓鱼贴#
      这些函数求极值的问题都是坑或者所谓的钓鱼贴吗?
      现在一些地方流行问别人一些有点难度的求极值的问题,有些人会认为是坑是钓鱼贴。
      这些问题基本上都是主要表现在导数是一个高次多项式方程,求根比较困难。
      3次、4次多项式方程的话根表达式非常复杂,再带入原式计算,要么几乎不可能要么就是结果非常难看。如果大于等于5次,多项式又不能分解的话,那么就根表达式都不能得到,更别说得到根再求原式了。一般都是用数值解法了。
      其实这里很多人没有转过一个弯。
      我们得到导数多项式方程f(x)=0,求根困难的话,可以把原式y=g(x)再转换成一个方程h(y)=0。这样y=g(x)的值就可以用新的方程多项式测试大小,迭代等等计算了。
      g(x)可以用除f(x)得到余项多项式G(x),然后再用G(x)的和f(x)同次的待定系数多项式,除以f(x),得到余项多项式恒等于0,就是余项多项式的每次系数都等于0,解出系数。
      这样就得到h(y)=0的方程了。就可以用 h(y)得到y的大小情况等做分析了,用多项式的值大于小于0结合图形,就可以判断新方程根的大小,也就是对于极值大小做界限判定。以及可以迭代得到各个数值解等。
      比如一道所谓的钓鱼贴。
      网页链接
      求F(x)=2/sin(x)+1/(cos(x)+1)的最小值,x区间(0,pi)。
      换元,y=(t+2)(t^2+1)/(2t)
      导数得到3次多项式方程:
      t^3+t^2-1=0
      现在就是3次方程,有唯一实根,求这个根下面的原式表达式。表达式非常复杂,写出来都麻烦更别说化简了。
      下面我们按前面的转换思路来计算。
      y=(t+2)(t^2+1)/(2t)
      =(t^3+2t^2+t+2)/(2t)
      =(3t^3+4t^2+t)/(2t)
      =3/2*t^2+2t+1/2
      2y的待定系数方程:
      (3*t^2+4*t+1)^3+a*(3*t^2+4*t+1)^2+b*(3*t^2+4*t+1)+c-(t^3+t^2-1)*(27*t^3+81*t^2+(9*a+90)*t+15*a+73)
      = (3*b+7*a+65)*t^2+(4*b+17*a+102)*t+c+b+16*a+74
      上面要恒等于0,得到三元一次方程组:
      (3*b+7*a+65)=0
      (4*b+17*a+102)=0
      c+b+16*a+74=0
      解得:
      a = -2,b = -17,c = -25
      这样就得到原式方程:
      8*y^3-8*y^2-34*y-25=0
      解得最小值表达式为:
      y = (23^(3/2)/(16*3^(3/2))+997/432)^(1/3)+55/(36*(23^(3/2)/(16*3^(3/2))+997/432)^(1/3))+1/3
      数值解为
      y = 2.8645……。
      原贴里面的表达式没有化简非常复杂,算不上是一个成功的结果。这种表达式我也不知道怎么化简。
      我们经过多项式方程的转换,这么得到的结果,正常的三次方程根的表达式结果,也不是怎么复杂,完全可以接受。
      对于3次方程,如果只有一个实根,盛金公式的表达式都不算太复杂,都是传统的二三次开方的表达式。但是这个表达式再去做多项式计算,就比较复杂也不知道怎么化简了。我们改变了策略,先进行多项式的计算,这样都是一些简单的多项式乘除法运算了。这样就可以得到极值的方程式了。如果有再有需求,可以最后再去求根,这样就能得到相对漂亮简约的表达式了。
      上面的h(y)方程转换方法都是基本的初、高中就能掌握的方法,不存在什么高深知识,只是计算量的问题。
      这个计算可以借助工具
      网页链接 表达式化简工具。
      (3*t^2+4*t+1)^3+a*(3*t^2+4*t+1)^2+b*(3*t^2+4*t+1)+c-(t^3+t^2-1)*(27*t^3+81*t^2+(9*a+90)*t+15*a+73)
      这个商可以根据最后表达式结果的最高项除以f(x)的最高次得到,一步步加上去。用这个工具就很简单几步就出来了。
      最后解多元1次方程组也可以在这网站里用工具直接得到。
      当然如果f(x)是更高次方程,h(y)也会是更高次方程,可能没有解析解出来。但是有了这方程,也可以方便的判断界限等。
      所以不要随便什么问题就说是坑是钓鱼贴,有时候可能是思路没有跟上。
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      著名的鸭子共圆弧概率问题,网络名人李永乐老师都说太复杂解不出来。我的一篇知识星球分享里,理解和抓住问题本质,扩展到新空间里,就是一高纬几何的“体积”切割问题,直接显然的结果,直接得到答


      IP属地:韩国来自iPhone客户端45楼2023-08-19 10:20
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        把求多项式的级值的函数的代码完善了,显示这些级值问题都非常简单了。
        还有已知一个多项式等式,求多项式的值或者化简,都属于这个问题。求级值的只是等式是由导数等式给定的。
        在极值点,化简的原多项式式是sf,满足的方程是hy。
        >>>
        >>> sinx=2*x/(1+x*x)
        >>> cosx=(1-x*x)/(1+x*x)
        >>> f=sinx+1/(cosx+2)
        >>> res=exf(f)
        >>> hy=res['hy']
        >>> hy
        3*y**6 - 4*y**5 + 16*y**4 - 116*y**3 + 189*y**2
        - 24*y - 83
        >>> nsolve(hy,20)
        1.54283628034610
        >>> nsolve(hy,-20)
        -0.525252915013922
        >>> g=sinx+1/(cosx+1)
        >>> res2=exf(g)
        >>> hy2=res2['hy']
        >>> hy2
        2*y**5 - y**4 - 2*y**3 - 30*y**2 + 48*y + 11
        >>> nsolve(hy2,-10)
        -0.203567889021264
        >>>
        >>> eq=x*x-x-1
        >>> h=x**8+7/x**4
        >>> simf(h,eq)
        48
        >>>
        >>> res['sf']
        x**5/3 - 2*x**4/3 + 7*x**3/6 - x**2/3 - x/2 + 1
        /3
        >>> res2['sf']
        -x**4/2 + x + 1/2


        IP属地:韩国来自iPhone客户端46楼2023-08-25 17:21
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          万能公式虽然笨比,不过就像楼主举的这些例子一样,讲问题变成多项式求解,就可以判别算出的零点一般能否用初等形式写出了。


          IP属地:安徽来自Android客户端47楼2023-08-26 17:28
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            一律用万能公式代换,最后变成一个分子分母都是幂级数的多项式,求导后变解高级方程,若有有理数解,则可降次,若没有,就是高次方程求解析解,三次四次有公式,五次以上,只能得数值解。


            IP属地:江苏来自Android客户端48楼2023-08-27 08:04
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              7。
              这个虽然极值点是6次方程,但是明显是关于x轴对称,所以级值方程虽然也是6次方程,肯定就会都是偶数次方程,相当于3次方程,可以有比较简单一点形式的解析解。
              最终得到级值方程hy:
              y**6 - 53*y**4 + 1104*y**2 - 9409=0
              得到最小值和最大值解析解为:
              [-sqrt(6)*sqrt(-1006*2**(1/3) + 2**(2/3)*(25189 + 4071*sqrt(69))**(2/3) + 106*(25189 + 4071*sqrt(69))**(1/3))/(6*(25189 + 4071*sqrt(69))**(1/6)), sqrt(6)*sqrt(-1006*2**(1/3) + 2**(2/3)*(25189 + 4071*sqrt(69))**(2/3) + 106*(25189 + 4071*sqrt(69))**(1/3))/(6*(25189 + 4071*sqrt(69))**(1/6))]}
              数值为:
              -4.74767142507712
              4.74767142507712
              看看这结果,就显示出了得到级值点,再得到级值方程的优势。


              IP属地:韩国来自iPhone客户端50楼2023-09-03 18:38
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                16.难度:???[d0ge



                (1.求f(x)=sin(x^sinx)极值,2,求f'(x)极值(见上图))


                IP属地:吉林51楼2023-09-03 21:53
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                  3


                  IP属地:山东来自Android客户端52楼2023-10-25 06:36
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                    改进了之前极值方程的算法,大多钓鱼贴可以比较简单的解决。
                    还有算法不只针对极值问题,多项式重根、高次多元方程式组求解、曲线相切系数计算等等。
                    网页链接
                    对数学、网络安全有兴趣的还可以加入知识星球 袁哥的技术天地


                    IP属地:韩国来自iPhone客户端53楼2023-10-29 21:30
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                      这些题还是很有质量的


                      IP属地:广西来自Android客户端54楼2023-10-29 21:50
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                        猜测极值是一个代数数


                        IP属地:浙江来自Android客户端55楼2023-10-31 15:29
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                          能解的属于极少


                          IP属地:四川来自Android客户端57楼2023-12-13 23:08
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                            mol豪神


                            IP属地:黑龙江来自Android客户端58楼2024-01-01 20:36
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                              常量有啥值域


                              IP属地:日本来自iPhone客户端59楼2024-01-20 09:16
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