夜色像浸了墨的绒布,把校园裹得严严实实。晚自习结束的铃声早已消散在晚风里,高三(1)班的教室只剩下零星几盏灯还亮着,最终也随着最后一个同学的离开归于沉寂。宿舍楼里却藏着另一番热闹,洗漱台的水流声、偶尔传来的低声说笑,都被厚重的木门挡在走廊里,唯独302寝室的灯光格外明亮,像黑夜里一颗不肯熄灭的星。
窗外的桂树影影绰绰,细碎的花瓣被晚风卷着,落在窗台上,带着清冽又温柔的香气。慕筠钰坐在靠门的书桌前,台灯把她的影子投在墙上,手里捏着的钢笔在草稿纸上停顿许久,眉头微微蹙着。桌角摊开的数学试卷上,最后一道函数大题用红色油墨标着醒目的“12分”,像是一道难以跨越的关卡。她已经在这道题上耗了近半个小时,草稿纸上画满了密密麻麻的函数图像,线条纵横交错,却始终没能找到正确的解题思路。
“呼——”对面床铺传来一声轻不可闻的叹息,江若衍把笔往试卷上一搁,揉了揉发胀的太阳穴,语气里带着几分烦躁,“这道题到底是什么鬼啊?我试了三次换元法,每次算到最后都跟答案选项对不上,难道是我换元的方式错了?”
她的话像一颗石子投入平静的湖面,立刻引起了连锁反应。陈楚曦推了推鼻梁上的眼镜,从堆积的习题册里抬起头,指尖还停留在试卷的第三问上:“我也卡在这了。前两问还算顺利,第三问的恒成立问题,我用分离参数法算出来的范围和参考答案偏差很大,而且总觉得逻辑上有漏洞,但又说不出哪里错了。”
暮忆年放下手里的自动铅笔,速写本被推到桌角,上面还留着下午没画完的视察场景草图。她的试卷上画着简洁的思维导图,把函数的定义域、值域、单调性都梳理得清清楚楚,却在最后一步的取值范围上打了个大大的问号:“我尝试用数形结合,把两个函数的图像画了出来,但临界点的位置总是判断不准,而且题目里的隐含条件好像没挖全,总觉得少了点什么。”
慕筠钰闻言,心里顿时涌上一股莫名的熟悉感——原来不是自己一个人被这道题难住了。她把草稿纸往中间一推,示意三人围过来:“我刚才用了导数法,先求了函数的单调性,再结合极值点去分析,但算出来的结果和参考答案完全不一样。要不咱们各自说说自己的思路,说不定能互相启发?”
江若衍第一个凑过来,把自己的草稿纸摊在桌子中央,上面用不同颜色的笔标注着换元的步骤:“你们看,我把t=√(x-1)代入原函数,这样就能把无理函数转化为二次函数,然后根据二次函数的对称轴和定义域来求最值。前两问用这个方法都没问题,第三问我也是这么做的,但算出来的a的取值范围是a≤-3,可参考答案给的是a≤-4,差了一个数,我反复检查了计算过程,没发现哪里算错啊。”
她一边说一边用指尖点着草稿纸,语气笃定:“换元法肯定是没问题的,这道题的结构就是典型的‘无理函数转二次函数’模型,我之前做过类似的题,都是这么解的。说不定是参考答案印错了?或者是我哪里漏看了定义域的限制?”
陈楚曦摇摇头,把自己的试卷递过去,上面的解题步骤工整得像印刷体:“换元法虽然可行,但容易忽略定义域的等价转化。我用的是分离参数法,把a单独放在一侧,得到a≤-x²+2x-5,然后求右边函数在给定区间上的最大值。我算出来这个函数的最大值是-4,所以a≤-4,和参考答案一致。”
她顿了顿,指着江若衍的草稿纸补充道:“你看这里,换元后t的取值范围是t≥0,对应的x=t²+1,代入后二次函数的定义域是t≥0,而你在求二次函数最值的时候,是不是没考虑到对称轴的位置在t=-1,不在定义域内?所以最大值应该在t=0时取得,而不是对称轴处,这就是你算错的原因。”
江若衍皱着眉反驳:“不可能啊!我明明考虑到t≥0了,而且二次函数的开口向下,对称轴在t=-1,所以在t≥0时函数是单调递减的,最大值确实在t=0时取得,算出来的结果应该是-4才对,但我刚才算出来的是-3,难道是计算失误?”她拿起笔重新演算,笔尖在纸上飞快地划过,嘴里还念念有词:“t=0时,x=1,代入原函数……不对,分离参数的时候,你是不是把符号搞反了?”
“绝对没有。”陈楚曦的语气带着一丝不容置疑,“分离参数时要注意不等号的方向,原函数是a√(x-1) ≤ -x²+3x-6,因为√(x-1)≥0,所以分离a的时候不等号方向不变,得到a ≤ (-x²+3x-6)/√(x-1),然后令t=√(x-1),化简后得到a ≤ -t³ - 2t + 1,再求这个函数的最大值。我用导数法求了这个函数的单调性,发现它在t≥0时单调递减,所以最大值在t=0时取得,就是-4,这个逻辑是完全通顺的。”
暮忆年轻轻敲了敲桌子,把自己画的函数图像推到中间:“我觉得数形结合更直观。我把原函数拆成了y1=a√(x-1)和y2=-x²+3x-6,题目要求y1≤y2恒成立,也就是y1的图像始终在y2的图像下方。y2是一个开口向下的抛物线,顶点坐标是(1.5, -3.75),而y1是一个幂函数经过伸缩变换后的图像,当a≤0时,函数单调递减。”
她用铅笔在图像上标注出关键点:“你们看,当x=1时,y1=0,y2=-4,所以此时y1=0 > y2=-4,不满足条件;当x=2时,y1=a,y2=-4+6-6=-4,所以a≤-4才能满足y1≤y2;当x=3时,y1=a√2,y2=-9+9-6=-6,所以a√2≤-6,即a≤-3√2≈-4.24,比-4更小。综合来看,a的取值范围应该是a≤-3√2,而不是参考答案给的a≤-4,所以我觉得参考答案可能有问题,或者我们都漏看了什么隐含条件。”
这个观点立刻引起了争议。慕筠钰摇摇头,把自己的导数法解题过程展示出来:“我不认同你的看法。我直接对原函数求导,令f(x)=a√(x-1) + x² - 3x + 6,题目要求f(x)≤0恒成立,所以f(x)的最大值≤0。求导后得到f’(x)=a/(2√(x-1)) + 2x - 3,令f’(x)=0,很难直接解出极值点,所以我用了特殊值法,分别代入x=1、x=2、x=3,发现当a≤-4时,f(x)在定义域内的最大值为0,刚好满足恒成立条件;而当a=-3√2时,虽然在x=3时满足,但在x=2.5时,f(x)的值为正,不满足恒成立。”
她顿了顿,语气带着几分认真:“数形结合虽然直观,但容易受图像精度的影响,判断临界点时会出现误差。而且你在拆分函数的时候,没有考虑到y1和y2的交点位置,仅仅根据几个特殊点来判断取值范围,逻辑上不够严谨。我觉得导数法更可靠,通过分析函数的单调性和极值点,才能准确求出a的取值范围。”
江若衍此时已经重新演算完毕,脸上带着一丝得意:“我刚才确实算错了,重新算之后得到的结果是a≤-4,和陈楚曦的答案一致。所以换元法是可行的,关键是要注意计算过程的准确性。暮忆年的数形结合之所以出错,就是因为没有准确计算出函数的交点位置,而且忽略了恒成立问题需要‘全程满足’,而不是几个特殊点满足就行。”
“不对,”暮忆年坚持自己的观点,“我刚才又重新画了图像,并且计算了交点位置,发现当a=-4时,y1和y2在x=2处相切,而在x>2时,y1的图像会在y2的上方,不满足恒成立条件。这说明你的换元法和分离参数法都有问题,可能是在化简过程中出现了错误。”
陈楚曦拿出计算器,快速敲击着键盘:“我用计算器验证过了,当a=-4,x=3时,y1=-4√2≈-5.66,y2=-6,此时y1=-5.66 > y2=-6,确实不满足条件!这说明我的分离参数法有问题,可能是在化简的时候符号出错了。”
慕筠钰也立刻拿出计算器核对,脸上露出惊讶的表情:“真的!我刚才用导数法的时候,没有代入x=3验证,只算了x=2和x=1,所以出错了。那问题到底出在哪里?”
四人重新陷入沉思,寝室里只剩下笔尖划过纸张的沙沙声和偶尔的计算器按键声。窗外的桂花香似乎更浓了,却驱不散空气中越来越浓的焦灼感。
江若衍把换元后的化简过程重新写了一遍,逐字逐句地检查:“原函数是a√(x-1) ≤ -x²+3x-6,令t=√(x-1),则x=t²+1,代入后得到a t ≤ -(t²+1)² + 3(t²+1) - 6。展开右边:-(t⁴+2t²+1) + 3t²+3 -6 = -t⁴ -2t² -1 +3t² +3 -6 = -t⁴ + t² -4。所以不等式变为a t ≤ -t⁴ + t² -4,因为t≥0,当t=0时,不等式变为0 ≤ -4,不成立,所以t>0,此时可以两边同时除以t,得到a ≤ -t³ + t - 4/t。哦!我之前化简错了!这里应该是a ≤ -t³ + t - 4/t,而不是我之前写的-t³ -2t +1,难怪结果不对!”
她的声音里带着一丝懊恼,又有几分释然:“所以换元后的化简步骤出错了,导致后续的计算都错了。现在纠正过来,问题就变成了求函数g(t)=-t³ + t - 4/t在t>0时的最小值,因为a要小于等于这个函数的最小值才能恒成立。”
陈楚曦立刻接过话头:“那我用导数法求g(t)的最小值。g’(t)=-3t² +1 +4/t²,令g’(t)=0,即-3t² +1 +4/t²=0,两边乘以t²得到-3t⁴ + t² +4=0,令u=t²,u>0,方程变为-3u² +u +4=0,解得u=( -1±√(1+48) )/( -6 )=( -1±7 )/( -6 )。因为u>0,所以u=( -1+7 )/( -6 )=-1(舍去),或者u=( -1-7 )/( -6 )=4/3。所以u=4/3,t=2/√3。代入g(t)得到g(2/√3)=-(8/(3√3)) + (2/√3) -4/(2/√3)= -(8√3)/9 + (6√3)/9 - 2√3= (-2√3)/9 - 2√3= (-20√3)/9≈-3.85。所以a≤-20√3/9≈-3.85?但这和之前的结果又不一样了。”
暮忆年拿出草稿纸,快速画着g(t)的图像:“这个函数的定义域是t>0,当t趋近于0+时,-4/t趋近于-∞,所以g(t)趋近于-∞;当t趋近于+∞时,-t³趋近于-∞,所以g(t)也趋近于-∞。这说明g(t)在t>0时没有最小值,只有极大值?那这道题的恒成立条件是不是无解?但题目明确说有解,说明我们的思路还是有问题。”
慕筠钰皱着眉,把题目重新读了一遍:“题目说‘对任意x∈[1, +∞),不等式a√(x-1) ≤ -x²+3x-6恒成立’,当x=1时,左边是0,右边是-1+3-6=-4,0≤-4不成立,所以这个不等式在x∈[1, +∞)上根本不可能恒成立?这难道是一道错题?”
“不可能,”陈楚曦立刻反驳,“这是名校模拟题,不可能出错。肯定是我们哪里理解错了题目。再仔细看看题目,是不是‘存在x∈[1, +∞),使不等式成立’?但题目写的是‘对任意x’。”
江若衍把题目看了又看,语气肯定:“题目确实是‘对任意x∈[1, +∞)’。那如果x=1时不成立,这道题的答案就是无解?但参考答案给的是a≤-4,这说明我们肯定哪里还是错了。”
暮忆年突然开口:“会不会是我拆分函数的时候错了?原函数是a√(x-1) ≤ -x²+3x-6,整理一下应该是x² + a√(x-1) -3x +6 ≤0。令f(x)=x² -3x +6 +a√(x-1),求f(x)≤0在x∈[1, +∞)上恒成立。当x=1时,f(1)=1-3+6+0=4>0,所以无论a取什么值,x=1时f(x)=4>0,都不满足f(x)≤0,所以这道题确实无解?但参考答案为什么给a≤-4?”
她的话让寝室里陷入了沉默。四人面面相觑,脸上都带着困惑和不解。刚才激烈的讨论还余温未散,每个人都坚持自己的思路是正确的,可越讨论越发现矛盾重重,最终竟然得出了“题目无解”的结论,这和参考答案完全相悖。
江若衍有些不耐烦地把笔一扔:“算了算了,这道题太怪了,说不定是我们哪里没考虑到。反正我的换元法思路是对的,只是刚才化简错了,现在纠正过来,结果应该是无解。”
“不对,”陈楚曦摇摇头,“分离参数法的逻辑是严谨的,只是刚才化简出错了,现在重新化简后,虽然得到了不同的结果,但题目本身可能存在隐含条件我们没挖出来。而且参考答案不会平白无故给a≤-4,肯定是我们哪里错了。”
慕筠钰看着三人,心里有些烦躁。她一直觉得自己的导数法是最可靠的,可现在也陷入了困境。而且刚才讨论的过程中,每个人都坚持自己的观点,互不相让,甚至隐隐带着一丝争执的意味,让她心里很不舒服:“或许我们应该换个角度,看看老师上课讲的类似题型,或者明天去问老师。现在争论下去也没结果。”
“问老师多没意思,”江若衍撇撇嘴,“我们四个这么厉害,连一道数学题都解不出来?我觉得我的思路是对的,就是题目可能有问题,或者参考答案错了。”
暮忆年轻轻叹了口气:“我还是觉得数形结合更直观,而且根据x=1时的情况,这道题确实无解,所以参考答案肯定错了。”
陈楚曦推了推眼镜,语气带着一丝固执:“分离参数法不会错,可能是我在求导的时候出错了,我再算一遍。”
四人又各自回到自己的座位上,重新演算起来,只是这次没有了之前的热烈讨论,寝室里只剩下沉默的较劲。窗外的桂花香似乎也变得有些沉闷,灯光下,四人的身影显得有些疏离。
慕筠钰看着草稿纸上密密麻麻的算式,心里突然涌上一股莫名的委屈。她们四个从来都是并肩作战的伙伴,不管是蹦极还是接待视察,都能默契配合,互相支持。可现在,一道数学题竟然让她们争得面红耳赤,互不相让,甚至隐隐有了隔阂。
她想起下午视察结束后,四人一起约定高考结束后去看演唱会、去海边露营的场景,心里一阵失落。难道她们的友谊就这么脆弱,一道数学题就能轻易打破?
江若衍演算了半天,还是没得到满意的结果,忍不住抱怨道:“真是的,一道破题而已,至于吗?每个人都觉得自己是对的,其实谁也说服不了谁。”
陈楚曦抬起头,眼神里带着一丝不悦:“做题就要严谨,不能随便下结论。我的思路肯定是对的,只是暂时没找到问题所在。”
暮忆年没有说话,只是默默地画着图像,眉头越皱越紧。她不喜欢这样的氛围,也不喜欢和朋友们争执,但在这道题上,她确实觉得自己的思路是正确的。
慕筠钰深吸一口气,试图打破僵局:“好了,别吵了。这道题我们现在确实解不出来,不如先放一放,明天去问老师。不管谁对谁错,都没必要因为一道题影响我们的感情。”
“谁吵了?”江若衍立刻反驳,“我只是陈述事实,我的思路确实没问题,是你们太固执了。”
“我固执?”陈楚曦也来了火气,“你刚才化简错了还不承认,现在还说别人固执?如果不是你一开始化简出错,我们也不会绕这么多弯路。”
“我后来不是纠正了吗?”江若衍的声音提高了几分,“而且你分离参数的时候也没考虑到x=1的情况,不也错了吗?”
暮忆年看着争吵起来的两人,想劝劝却不知道该说什么。慕筠钰也感到一阵头疼,她没想到事情会发展到这个地步。原本只是想一起讨论解题思路,没想到却变成了互相指责的争执。
寝室里的气氛越来越僵,桂花香似乎也消失了,只剩下弥漫在空气中的火药味。四人各自坐在自己的座位上,谁也不说话,只有灯光在沉默中微微晃动。
慕筠钰看着桌上的应援旗,马嘉祺的名字在灯光下泛着微光,上面“保持热爱,奔赴山海”的字样此刻显得有些刺眼。她想起白天四人一起迎接领导时的默契配合,江若衍讲解时眼里的光、陈楚曦递资料时的认真、暮忆年指路时的细致;想起一起布置展板时,她们趴在地上涂颜料,指尖沾着橙色和蓝色,笑着说要把青春的颜色画进去;想起蹦极时,四人手拉手喊着口号跃下跳台,应援旗在风里飘成一片流动的光。那些画面曾经那么鲜活,此刻却被眼前的沉默和僵持衬得格外遥远。
江若衍把脸扭向窗外,夜色中桂树的影子像一团模糊的心事。她心里也不好受,刚才的话冲口而出后就有些后悔,可话已出口,骄傲让她拉不下脸道歉。她想起自己抱着应援旗和大家一起贴“减压墙”的日子,想起约定高考后一起去看王橹杰演唱会的憧憬,鼻尖突然有些发酸。
陈楚曦重新低下头,却再也看不进草稿纸上的算式。她一向严谨,容不得半点差错,可刚才的争执里,她也知道自己语气太硬了。她摸了摸口袋里那颗还没吃完的砂糖橘,是下午和大家一起分享的,甜意还留在舌尖,心里却泛起一阵涩味。
暮忆年轻轻合上速写本,封面上的四面应援旗图案被灯光照亮,像四个小小的、沉默的约定。她拿起铅笔,想画点什么打破沉默,却只在纸上画了几道凌乱的线条,像心里解不开的结。她怀念刚才讨论题目的热烈,哪怕有分歧,也是为了同一个目标,可现在,那份热烈变成了伤人的棱角。
窗外的风停了,桂花瓣静静地躺在窗台上,再也没有被吹动。302寝室的灯光依旧明亮,却照不进四人之间那道无形的裂缝。时钟滴答滴答地走着,敲打着每个人的心事。她们都是彼此最亲密的伙伴,一起闯过那么多难关,可此刻,一道数学题引发的争执,却让这份坚不可摧的友谊第一次出现了裂痕。
慕筠钰悄悄拿起手机,点开四人的聊天群,输入又删除,删了又写,最终只打出一行字:“明天一起问老师吧。”却迟迟没有按下发送键。她不知道,这道裂缝会不会像草稿纸上的错题一样,只要找到正确的解法就能修正;也不知道,明天的晨光升起时,她们能否像往常一样,笑着说“早啊”,把今晚的不快轻轻放下。
但江若衍确实错了,陈楚曦说的也并非没有道理,明明自己也说了解法,暮忆年一开始在讨论后又沉默……难道4个人的友谊就要因为一道函数题吗?……