中值定理的证明题

合集下载

拉格朗日中值定理证明不等式题目

拉格朗日中值定理证明不等式题目

拉格朗日中值定理证明不等式题目拉格朗日中值定理是微积分中的重要定理之一,它描述了实数空间上的函数在某个区间内的导数与函数值之间的关系。

下面将通过证明一个不等式的例子来说明拉格朗日中值定理的应用。

我们来证明当$x>0$时,$1-\cos x<\frac{1}{2}x^2$。

首先,我们定义一个函数$f(x)=1-\cos x-\frac{1}{2}x^2$,我们需要证明当$x>0$时,$f(x)<0$。

由于$f(x)$是连续函数,而且$x>0$时,$f(x)$是可导函数,因此我们可以使用拉格朗日中值定理来证明。

根据拉格朗日中值定理,我们可以找到一个点$c \in (0,x)$,使得$f'(c)=\frac{f(x)-f(0)}{x-0}$。

接下来,我们先求出$f'(x)$,然后再求出$c$的取值范围,最后对$f(c)$进行估计。

首先求导得到$f'(x)=\sin x-x$。

要使$f(c)<0$,则有$f'(c)<0$。

我们来求方程$f'(c)=0$的解,即 $\sin c =c$。

这个方程的解并不容易求出来。

不过我们可以使用图像法来估计这个方程的解。

我们可以画出$f'(c)$和$y=x$在坐标系上的图像。

根据图像,我们可以发现这个方程在$x=0$和$x=π$之间有两个解:$c_1$和$c_2$。

首先我们来估计下$c_1$的取值范围。

当$x \in (0,c_1)$时,根据$f'(x)$与函数$y=x$的关系可以得到$f'(x)<x$。

进一步得到\[f'(c_1)<c_1\]\[ \sin c_1 - c_1 <0\]而当$x\in (0,\frac{\pi}{2})$时,有$\sin x>0$,因此$\sin c_1-c_1<0$。

然后我们来估计下$c_2$的取值范围。

考研:微分中值定理的证明题汇总

考研:微分中值定理的证明题汇总
由零点定理可知: F ( x) 在 (0,1) 内至少存在一点 ,使得 F ( ) 0 ,即:
f ( )
唯一性: (反证法) 假设有两个点 1 , 2 (0,1) ,且 1 2 ,使得 F (1 ) F ( 2 ) 0
F ( x) 在 [0,1] 上连续且可导,且 [1 , 2 ] [0,1] F ( x) 在 [1 , 2 ] 上满足 Rolle 定理条件 必存在一点 (1 , 2 ) ,使得: F () f () 1 0
而 f (a) 0 故在 (a, a
f (a) ) 内 f ( x) 0 有唯一的实根 k
1 2 t0 t sin 12. 试问如下推论过程是否正确。对函数 f (t ) 在 [0, x] 上应用拉 t t 0 0
格朗日中值定理得:
f ( x ) f ( 0 ) x0 1 x2 s i n 0 1 1 1 x x s i n f ( ) 2 s in co s x) (0 x0 x
即: cos
1

2 sin
1

x sin
1 x
( 0 x )
因0 x, 故当 x 0 时, 由m i l 2 n s i 0 0,
0
1


x 0
lim x sin
1 0 x
得: lim cos
x 0
1

0 ,即 lim cos
0
【证明】令 G( x) f (a x) f ( x) , x [0, a] . G( x) 在[0,a]上连续,且
G(a) f (2a) f (a) f (0) f (a) G(0) f (a) f (0)

泰勒中值定理证明题

泰勒中值定理证明题

泰勒中值定理证明题【泰勒中值定理证明题】引言:泰勒中值定理是微积分中的一个重要定理,它通过连接函数在某一点和它在一阶导数所确定的切线,来研究函数在某一区间内的性质。

本文将对泰勒中值定理进行全面评估,并展示其深度和广度,希望能为您对该定理的理解提供帮助。

1. 泰勒中值定理的基本概念1.1 定理的表述泰勒中值定理可以表述为:给定一个区间[a, b]上的连续可导函数f(x),则在[a, b]内至少存在一点c,使得f(b) - f(a) = f'(c)(b - a)。

该定理为我们研究函数在某一区间内的变化提供了重要依据。

1.2 理解函数的导数在理解泰勒中值定理之前,我们需要明确函数的导数概念。

函数的导数描述了函数在某一点的变化率,是函数增长或减少的速度。

导数为我们揭示了函数曲线的切线和斜率的关系。

2. 泰勒中值定理的证明2.1 一阶泰勒公式的推导我们从一阶泰勒公式开始推导。

根据泰勒中值定理,我们知道f(b) - f(a) = f'(c)(b - a),可以将这个表达式进一步拆解为f(b) = f(a) +f'(c)(b - a)。

2.2 使用拉格朗日中值定理为了证明泰勒中值定理,我们可以使用拉格朗日中值定理。

根据拉格朗日中值定理,对于一个连续可导的函数f(x),在[a, b]区间内至少存在一个点c,使得f'(c) = (f(b) - f(a))/(b - a)。

将此结果代入一阶泰勒公式中,得到f(b) = f(a) + f'(c)(b - a)。

证明完毕。

3. 泰勒中值定理的应用3.1 函数曲线与切线的关系泰勒中值定理使得我们能够通过函数在某一点的导数,来了解函数曲线在该点附近的变化情况。

通过连接函数在某一点的切线,我们可以推测函数的增长或减少趋势,并进一步研究函数在其他点上的性质。

3.2 近似计算与误差分析泰勒中值定理还可用于近似计算,并进行误差分析。

通过取泰勒级数中的有限项,我们可以近似计算出函数在某一点附近的数值,而可以通过增加级数项来提高精度。

柯西中值定理证明题

柯西中值定理证明题

柯西中值定理证明题柯西中值定理是一个非常重要的数学定理,它在微积分中有着广泛的应用。

该定理的内容可以简单地描述为:如果一个函数在闭区间[a,b]上连续,并且在开区间(a,b)上可导,则存在一个点c∈(a,b),使得函数在点c处的导数等于函数在区间[a,b]上的平均速率,即f'(c)=(f(b)-f(a))/(b-a)。

为了证明柯西中值定理,我们可以使用罗尔定理来帮助我们完成证明。

首先,我们定义一个新的函数g(x)=f(x)-(f(b)-f(a))/(b-a)*x。

根据柯西中值定理的假设,g(x)在闭区间[a,b]上连续,并且在开区间(a,b)上可导。

接下来,我们需要证明g(x)在区间[a,b]的两个端点处取相同的函数值,也就是g(a)=g(b)。

首先,我们考虑g(a)=f(a)-(f(b)-f(a))/(b-a)*a=f(a)-f(a)+f(a)/(b-a)*a=f(a)/(b-a)*a。

然后,我们考虑g(b)=f(b)-(f(b)-f(a))/(b-a)*b=f(b)-f(b)+f(a)/(b-a)*b=f(a)/(b-a)*b。

由于f(a)/(b-a)*a=f(a)/(b-a)*b,我们可以得出g(a)=g(b)。

根据罗尔定理,由于g(x)在闭区间[a,b]上连续,并且在开区间(a,b)上可导,且g(a)=g(b),所以存在一个点c∈(a,b),使得g'(c)=0。

由于g'(c)=(f(b)-f(a))/(b-a)-(f(b)-f(a))/(b-a)=0,我们可以得出f'(c)=(f(b)-f(a))/(b-a)。

综上所述,我们通过使用罗尔定理,证明了柯西中值定理的正确性。

考研数学中值定理 证明题

考研数学中值定理 证明题

考研数学中值定理证明题考研数学中经常出现定理的证明题,其中中值定理是一个常见的题型。

中值定理是高等数学中一个非常重要的定理,它有着广泛的应用,在计算机科学、物理学、工程学等领域都有着广泛的应用。

中值定理有两种形式:罗尔中值定理和拉格朗日中值定理。

其中罗尔中值定理是拉格朗日中值定理的特例,在下文中以罗尔中值定理为例来介绍中值定理的证明方法。

罗尔中值定理是一个非常简单的定理,它的内容是:如果一个函数$f(x)$在闭区间$[a,b]$上连续,在开区间$(a,b)$上可导,并且$f(a)=f(b)$,那么存在一个$\xi \in (a,b)$, 使得$f'(\xi)=0$。

那么该如何证明罗尔中值定理呢?下面就来介绍一下证明的过程。

证明:首先,根据$f(a)=f(b)$, 可得函数$f(x)$在$[a,b]$上至少存在一个极值点。

如果该极值点在$(a,b)$内,则此极值点即为所求的$\xi$,满足$f'(\xi)=0$;如果该极值点在$\{a,b\}$上,则此时存在一个开区间$(c,d) \subseteq (a,b)$,使得$f(x)$在$(c,d)$上可导,从而可以使用拉格朗日中值定理。

接下来,我们通过反证法来证明假设“不存在这样的$\xi$”是不成立的。

我们假设不存在一个$\xi \in (a,b)$,使得$f'(\xi)=0$。

因为$f(x)$在$[a,b]$上连续,在$[a,b]$上有最大值和最小值,由于假设不存在$\xi$,使得$f'(\xi)=0$,因此最大值和最小值都不在$(a,b)$内。

那么最大值和最小值只能发生在$a$和$b$处,即$f(a)=f(b)$是$f(x)$的最大值或最小值。

假设$f(x)$在$[a,b]$上为最大值,则有$f(x) \leq f(a) = f(b),\forall x \in [a,b]$。

又因为$f(x)$在$(a,b)$上可导,即$\forall x \in (a,b)$,有$f'(x)$存在,所以$f(x)$在$(a,b)$上单调递减,即$\forall x_1,x_2 \in (a,b)$,如果$x_1 < x_2$,则$f(x_1) >f(x_2)$。

微分中值定理题目

微分中值定理题目

例1设()x f '在[]b a ,上存在,且()()b f a f '<',而r 为()a f '与()b f '之间的任一值,则在()b a ,内存在一点ξ,使得()r f ='ξ[7].例2设()x f 在()+∞,a 内可导,且()()A x f x f x a x ==+∞→→+lim lim ,试证:至少存在一点 ()+∞∈,a ξ,使得()0='ξf [7].例3设函数()x f 在[]b a ,上可导,且()()0_<'⋅'+b f a f ,则在()b a ,内至少存在一个ξ,使得()0='ξf [7].例4()x f 在[]b a ,上连续,在()b a ,内二阶可导,且()()()b f c f a f ==,()b c a <<, 试证:至少存在一个()b a ,∈ξ,使得()0=''ξf [2].例5设()x f 在[]1,0上有三阶导数,()()010==f f ,设()()x f x x F 3=,证明:存在 ()1,0∈ξ使得()0='''ξF .例6设()x f 在[]b a ,上可微,且()x f 在a 点的右导数()0<'+a f ,在b 点的左导数 ()0<'-b f ,()()c b f a f ==,证明:()x f '在()b a ,内至少有两个零点.例7设()x f 在R 上二次可导,()0>''x f ,又存在一点0x ,使()00<x f ,且 ()0lim <='-∞→a x f x ,()0lim >='+∞→b x f x ,证明:()x f 在R 上有且仅有两个零点. 例8()[]1,0在x f 上二次可导,()()010==f f ,试证明:存在()1,0∈ξ,使得()()()ξξξf f '-=''211[4].例9设()[]1,0在x f 上连续,在()1,0上可导, ()()010==f f ,121=⎪⎭⎫ ⎝⎛f .证明: 至少存在一点()1,0∈ξ使得()1='ξf .例10设函数()x f 在闭区间[]b a ,上连续,在开区间()b a ,上二次可微,连结()()a f a ,与()()b f b ,的直线段与曲线()x f y =相交于()()c f c ,,其中b c a <<.证明在()b a ,上至少存在一点ξ,使得()0=''ξf [1].例11设()x f 在[]b a ,上连续,在()b a ,内可导,且()()1==b f a f 试证:存在ξ, ()b a ,∈η使得 ()()[]1='+-ηηξηf f e [1].例12 设函数()x f 在[]b a ,上连续,在()b a ,上二阶可微,并且()()b f a f =,证明:若存在点()b a c ,∈,使得()()a f c f >,则必存在点()b a ,,,∈ζηξ,使得()0>'ξf ,()0<'ηf ,()0<''ζf [6].例13设()x f 定义在[]1,0上,()x f '存在且()x f '单调递减,()00=f ,证明: 对于 10≤+≤≤≤b a b a ,恒有()()()b f a f b a f +≤+.例14 设()x f 在[]b a ,上连续,在()b a ,可导,b a <≤0,()()b f a f ≠.证明:存在η,()b a ,∈ξ,使得()()ηηξf b a f '+='2 [6]. 例15 设()x f 在[]b a ,上连续,在()b a ,可导,且()0≠'x f ,试证:存在η,()b a ,∈ξ,使得()()ηηξ---=''e ab e e f f ab [1]. 例16设函数()x f 在[]b a ,上连续,在()b a ,可导,证明:存在()b a ,∈ξ,使得()()()()ξξξf f ab a af b bf '+=--[1]. 例17设()[]b a x f ,在上连续()0>a ,在()b a ,可导,证明:在()b a ,内存在ξ,η,使()()ab f f ηηξ'='2[1].例18 设()[]b a x f ,在上连续,在()b a ,内可微,0>>a b ,证明:在()b a ,内存在321,,x x x ,使得()()()()33223222211ln42x f x a b a b x x f a b x x f '-='+='. (3) 例19设()x f 在()b a ,内二次可微,试用柯西中值定理证明:任意x ,()b a x ,0∈,存在ξ在x 与0x 之间,使()()()()()()2000021x x f x x x f x f x f -''+-'+=ξ成立[6]. (8)。

利用柯西中值定理证明题目

利用柯西中值定理证明题目

利用柯西中值定理证明题目柯西(Cauchy)中值定理是一个著名的数学重要定理,它的证明不仅在数学中具有重要的地位,而且在其他领域也有重要的应用。

在这篇文章中,我们将用柯西中值定理来证明一个题目。

全文让我们从柯西中值定理的定义开始。

柯西中值定理(Cauchy Intermediate Value Theorem)定义为:如果f(x)是在区间[a,b]上连续的函数,并且在a处为f(a)处小于c(它是一个数),而在b处为f(b)大于c,那么在[a,b]之间必定存在一个x0处,它满足f(x0)=c。

现在让我们来证明题目:设f(x)是任意定义在R上的单调函数,如果f(x)有任意一个根,那么f(x)在R上一定是连续的。

为了进行证明,我们首先考虑当f(x)有一个根的时候。

在这种情况下,我们可以定义一个区间[a,b],其中a是根的位置,b是任意数。

由于f(a)=0,f(b)>0,所以由柯西中值定理,我们知道在[a,b]之间一定存在一个x0处满足f(x0)=0,这就是a处的根。

这说明,在[a,b]之间,f(x)的值由小于0的值变化为大于0的值,也就是说f(x)在区间[a,b]上存在连续性。

接下来,我们来考虑当f(x)存在两个或多个根的情况。

在这种情况下,我们可以将区间[a,b]划分为多个子区间,每个子区间内至少存在一个根,每个子区间内f(x)的值由小于0变化为大于0,也就是说,f(x)在每个子区间内也都有连续性。

因此,由以上分析,我们可以得出结论,即f(x)存在任意一个根,就说明f(x)在整个定义域R上一定是连续的。

结论综上所述,我们证明了设f(x)是任意定义在R上的单调函数,如果f(x)有任意一个根,那么f(x)在R上一定是连续的定理。

柯西中值定理的重要性不言而喻,它是我们证明本篇文章的主要理论背景。

微分中值定理的证明题660

微分中值定理的证明题660

微分中值定理的证明题1.若在上连续,在上可导,,证明:,使得:。

证:构造函数,则在上连续,在内可导,且,由罗尔中值定理知:,使即:,而,故。

2.设,证明:,使得。

证:将上等式变形得:作辅助函数,则在上连续,在内可导,由拉格朗日定理得:,即,即:。

3.设在内有二阶导数,且,有证明:在内至少存在一点,使得:。

证:显然在上连续,在内可导,又,故由罗尔定理知:,使得又,故,于是在上满足罗尔定理条件,故存在,使得:,而,即证4.设函数在[0,1]上连续,在(0,1)上可导,,.证明:(1)在(0,1)内存在,使得.(2)在(0,1)内存在两个不同的点,【分析】第一部分显然用闭区间上连续函数的介值定理;第二部分为双介值问题,可考虑用拉格朗日中值定理,但应注意利用第一部分已得结论.【证明】(I)令,则F(x)在[0,1]上连续,且F(0)=-1<0, F(1)=1>0,于是由介值定理知,存在存在使得,即.(II)在和上对f(x)分别应用拉格朗日中值定理,知存在两个不同的点,使得,于是5.设在[0,2a]上连续,,证明在[0,a]上存在使得.【分析】在[0,2a]上连续,条件中没有涉及导数或微分,用介值定理或根的存在性定理证明。

辅助函数可如下得到【证明】令,.在[0,a]上连续,且当时,取,即有;当时,,由根的存在性定理知存在使得,,即.6.若在上可导,且当时有,且,证明:在内有且仅有一个点使得证明:存在性构造辅助函数则在上连续,且有,,由零点定理可知:在内至少存在一点,使得,即:唯一性:(反证法)假设有两个点,且,使得在上连续且可导,且在上满足Rolle定理条件必存在一点,使得:即:,这与已知中矛盾假设不成立,即:在内仅有一个根,综上所述:在内有且仅有一个点,使得7.设在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且==0,=1。

试证至少存在一个(0,1),使=1。

分析:=1=1=x=0令()=证明:令F()=()在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,(1)=()=由介值定理可知,一个(,1),使()=0又(0)=0=0对()在[0,1]上用Rolle定理,一个(0,)(0,1)使=0即=18.设在上连续,在内可导,且试证存在和.满足,使。

各种中值定理习题

各种中值定理习题

题目1证明题 一般。

使,内至少存在一点上正值,连续,则在在设⎰⎰⎰==bbdx x f dx x f dx x f b a b a x f aa)(21)()( ),( ],[ )(ξξξ解答_从而原式成立。

又即使在一点由根的存在性定理,存时,由于证:令⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰=+=+===∈>=<-=∴>∈-=ξξξξξξξξξ aaaaaaa xa)(2)()()()()()()(0) F(b)(a, 0)()(0)()(0)( ],[)()()(dxx f dxx f dx x f dxx f dx x f dt t f dtt f dt t f dt t f b F dt t f a F x f b a x dtt f dt t f x F bbb bbbbxQ题目2证明题 一般。

证明且上可导在设2)(2)(:,0)(,)(,],[)(a b Mdx x f a f M x f b a x f b a -≤=≤'⎰解答_。

有由定积分的比较定理又则微分中值定理上满足在由假设可知证明2)(2)()( , )()( ),( M ,(x)f x)(a, ))(( )()()( , ],[)(),(,:a b Mdx a x M dx x f a x M x f b a x a x f a f x f x f x a x f b a x b a b a -=-≤-≤∴∈∀≤'∈-'=-=∈∀⎰⎰ ξξ题目16证明题。

证明:上连续,,在设⎰⎰-+=>aadx x a f x f dx x f a a x f 02 0)]2()([)( )0( ]2,0[ )(解答_。

,则令由于⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰-+=-+=-=-=+=a aaaaaaadx x a f x f dtt a f dx x f dx x f dtdx t a x dxx f dx x f dx x f 02 02 02 0)]2()([ )2( )( )(2)()()(题目5证明题。

中值定理的参考题(有分析和解答)

中值定理的参考题(有分析和解答)
2
( 1 ) f ( 1 ) 1 1 1 1 0 , 2 2 2 22
(1) f (1)10110 ,
由零点定理知, ( 1, 1) ,使()0 ,即 f () 。 2
(2)要证 f ( x)[ f ( x) x]10 在(0,) 内有根,即证 [ f ( x)1][ f ( x) x]0 在(0,) 内有根。
值定理,故( x,
x)
,使
f ( x) f ( x) x x
f
()

从而 lim f ( x) f ( x) lim f () lim f () A ,
xx x x
xx
x
即 f ( x) A 。 同理可证 f ( x) B 。
分段函数在分段点 x处的导数 f ( x) 的求法
方法一
求出
f
(
x)
(2)分析:所证结论中的g() 的位置相当于(1) 中的 ,而(1)中的 是由ex 求导而得到的, 故可设辅助函数G( x)e g( x) f ( x) 。
证明:设G( x)e g(x) f ( x) ,
则 G( x)C[a, b] ,G( x)D(a, b) ,且G(a)G(b)0 ,
由罗尔定理可知,(a, b) ,使G()0 ,
分析:(1)即证[ f ( x)f ( x)] x 0 。
注意到[ex f ( x)]ex[ f ( x)f ( x)] , 故取 F ( x)ex f ( x) 。
证明:设 F(x)ex f (x) , 则 F ( x)C[a, b] , F ( x)D(a, b) ,且 F (a) F (b)0 , 由罗尔定理可知,(a, b) ,使F ()0 , 即e[ f ()f ()]0 , 由于e 0 ,从而 f ()f ()0 。

微分中值定理证明题

微分中值定理证明题

一、微分中值定理及积分中值定理微分中值定理分为以下三个定理1.罗尔定理如果函数f(x)满足:(1)在闭区间a,b连续(2)在开区间(a,b)可导(3)f(a)=f(b)则在开区间(a,b)上至少存在一个ξ使得f′(ξ)=02.拉格朗日定理如果函数f(x)满足:(1)在闭区间a,b连续(2)在开区间(a,b)可导则在开区间(a,b)上至少存在一个ξ使得f(b)-f(a)b-a=f′(ξ)3.柯西中值定理如果函数f(x)及F(x)满足(1)在闭区间[a,b]上连续(2)在开区间(a,b,)内可导,且F(x)在(a,b)内的每一点的导数处均不为零则在(a,b)内至少有一点ξ,使f(b)-f(a)F(b)-F(a)=f′(ξ)F′(ξ)4.积分中值定理如果函数f(x)在闭区间a,b上连续,则在a,b上至少存在一个点ξ,使得下式成立∫baf(x)dx=f(ξ)(b-a)(a≤ξ≤b)在讲解过程中要区分清楚前三个中值定理的条件关系,让学生知道拉格朗日定理是罗尔定理的推广,罗尔定理是拉格朗日定理的特例,如果给拉格朗日定理加上最后一个条件就可以得到罗尔定理的结论。

其次再谈结论之间的区别,最后应该从证明方面讲三者间的关联。

即后两个定理都可以通过构造辅助函数利用罗尔定理进行证明。

教学中需要提前告诉学生以后还会学到一个积分中值定理,并且在积分中值定理讲完之后最好通过习题将前后中值定理联系起来,加深学生对中值定理的理解。

二、典型习题1.通过结论构造原函数法理解中值定理例题1:设f(x)在R上可导,证明在f(x)的两个零点之间一定有点ξ使得f(ξ)+f′(ξ)=0在讲解这道题目的过程中要引导学生学会构造函数,先把表达式f(ξ)+f′(ξ)=0中的ξ改为x,然后让学生分析函数f(x)+f′(x)=0会是哪个函数通过求导得到的,引导学生发现可以构造一个函数F(x)=exf(x),分析函数和罗尔定理的关系最后证明结论。

例题2:证明:若f(x),g(x)在a,b上连续,在(a,b)内可导,f(a)=f(b)=0,g(x)≠0 ,则至少存在一个点ξ∈a,b使得f′(ξ)g(ξ)+2g′(ξ)f(ξ)=0这道题目的做法和上题有类似的地方,都要把结论表达式中的ξ改为x,例如f′(ξ)g(ξ)+2g′(ξ)f(ξ)=0改为f′(x)g(x)+2g′(x)f(x)=0再引导学生分析等号左边的函数是那个函数求导后的记过当学生通过多次试错后构造出F(x)=f(x)g2(x)后,他们对问题的理解也就得到升华。

泰勒中值定理证明题

泰勒中值定理证明题

泰勒中值定理证明题引言泰勒中值定理是微积分中的重要定理之一,它为我们提供了一种将函数在某一点附近展开的方法,并且可以用于近似计算和证明其他数学定理。

本文将对泰勒中值定理进行详细的证明和解释。

定理概述泰勒中值定理是指对于一个在闭区间[a, b]上连续,在开区间(a, b)上可导的函数f(x),存在一个介于a 和b 之间的数c ,使得函数f(x)在点x=c 处的导数等于函数在区间[a, b]上的平均变化率。

具体来说,设函数f(x)在闭区间[a, b]上连续,在开区间(a, b)上可导,那么存在一个介于a 和b 之间的数c ,使得:f′(c )=f (b )−f (a )b −a证明过程为了证明泰勒中值定理,我们需要运用到微积分中的一些基本概念和定理,包括导数的定义、拉格朗日中值定理等。

首先,我们定义一个辅助函数g(x),使得:g (x )=f (x )−(f (b )−f (a )b −a)(x −a ) 接下来,我们观察函数g(x)在闭区间[a, b]上的性质。

由于函数f(x)在闭区间[a, b]上连续,在开区间(a, b)上可导,那么根据导数的定义,我们知道函数f(x)在闭区间[a, b]上的平均变化率等于函数f(x)在开区间(a, b)上的导数。

也就是说,存在一个介于a 和b 之间的数k ,使得:f′(k )=f (b )−f (a )b −a我们可以将函数g(x)改写为:g (x )=f (x )−f′(k )(x −a )接下来,我们需要证明函数g(x)在闭区间[a, b]上满足拉格朗日中值定理的条件。

根据拉格朗日中值定理,如果一个函数在闭区间[a, b]上连续,在开区间(a, b)上可导,那么存在一个介于a和b之间的数c,使得函数在点x=c处的导数等于函数在区间[a, b]上的平均变化率。

对于函数g(x),它在闭区间[a, b]上连续,在开区间(a, b)上可导。

根据拉格朗日中值定理,存在一个介于a和b之间的数c,使得:g′(c)=g(b)−g(a)b−a将函数g(x)的导数表示出来,我们有:g′(x)=f′(x)−f′(k)将上述结果代入拉格朗日中值定理的等式中,我们得到:f′(c)−f′(k)=f(b)−f(a)b−a整理上述等式,我们有:f′(c)=f(b)−f(a)b−a这正是泰勒中值定理所表述的内容。

中值定理证明题

中值定理证明题

5、验证罗尔定理对在上的正确性f x x x ()[,]=+-33101 6、验证罗尔定理对在上的正确性f x x x x ()[,].=+---32581212 7、验证罗尔定理对函数在区间上的正确性f x x x x ()[,].=-+-32611623 8、.)2,0(0)12cos(3cos cos :012)1(3,,,2112121内至少有一个实根在证明满足设实数π=-++=--++--x n a x a x a n a a a a a a n n n n9、.)1,0(234:23内至少一个根在求证c b a cx bx ax ++=++ 10、求证方程的根不超过三个不计根的重数:().e a x b x c x =++211、.0)(,1)(0111≡+++++=--x f n a x a x a x a x f n n n n 试证明个不同的零点有设12、.)()()(:,)(的零点的两个零点间一定有求证可导设x f x f x f x f '+ 13、.0)(),,(:).(,)(lim )(lim ,),()(=ξ'∈ξ==-+→→f b a A A x f x f b a x f bx ax 使至少存在一点试证为有限值且内可导在有限区间设函数14、[].0)()2,1(,0)2()1(,)2,1(,2,1)(),()1()(=ξ''∈ξ==-=F f f x f x f x x F 使试证明存在且内二阶可导在具有一阶连续导数在其中设15、[].)(,)1,0(:,1)1(,1)0(,)1,0(,1,0)(ξ--=ξ'ξ==e f e f f x f 使内至少存在一点在求证且可导在上连续设在16、[]),()()()(,,)(321030x f x f x f x f x x x f ===且上具有三阶导数在设,3210x x x x <<<其中 ().0)(,,30=ξ''ξf x x 使内存在试证明在 17、(),0)()(0)(,),(,],[,,)(==≠∈b f a f x f b a x b a b a x f 若时且当可导在上连续在设.)()()(k f f b a k =ξξ'<ξ<ξ使存在点证明对任意实数 18、,0)()()(,),(,],[)(='==a f b f a f b a b a x f 且内二阶可导在上有连续导数在设函数.0)(,),(=''c f c b a 使内至少存在点证明在19、)( )0,(),0,(13)(2b a b a xc x x x y y <++==轴有两个交点与设抛物线cx x y x f y b f a f b a x f y ++=====13)(,0)()(,],[)(2与且曲线上二阶可导在.2)(),(,,),(=ξ''ξf b a b a 使内存在一点在求证内有一个交点在 20、.)(,1)(,),()(最多有一个实试证明方程且上可微在设x x f x f x f =≠'+∞-∞ 21、.0)()(3,)1,0(,0)1()1(0)0(,]1,0[)(='''+''='==c f c c f c f f f x f 使内存在一点证明在且上三阶可导在设22、.使内存在一点证明在且内可导在上连续在设)()(2)(,)1,0(,0)0(,)1,0(,]1,0[)(c f c f c f c c f x f '=+'=23、).()1()1()()()1,0(,0)()1,0(,0)0(,)1,0(]1,0[)(为自然数使证明存在有对任意且内可导上连续在在设n c f c f c f c f n c x f x f x f --'='∈≠∈= 24、)1()1()()()1,0(,0)()1,0(,0)0(,)1,0(,]1,0[)(c f c f c f c f c x f x f x f --'='∈≠∈=使证明存在有对任意且内可导在上连续在设 25、.0)()(2)1,0(,0)1(,)1,0(,]1,0[)(='+∈=c f c c f c f x f 使证明存在一点且内可导在上连续在设26、).(0)()(,)1,0(:0)1(,)1,0(]1,0[)(为正整数使内至少存在一点在证明且内可导上连续在在设n c nf c f c c f x f =+'=27、有且仅有三个证明方程0132=---x x e x28、.)(),(,1)(),()(,],[)(x x f x b a x f b a b x f a b a x f =≠'<<值适合内有仅有一个证明在上有在且上可导在设函数29、.,1),0()()(:0:),0()(21为任意实数其中个不同零点内至少有在求证个不同零点可导且有在设a n x f x af x x x n x f n-+∞'+<<<<+∞30、证明方程有且仅有三个实根212x x -=.31、设证明有且仅有三个实根f x x x x x f x ()()()(),().=---'=1230 32、.)1,0(1)()1(,,4)1(,0)0(,)1,0(,]1,0[)(2内至少有一个实根在方程试证明且内可导在上连续在设函数='+π==x f x f f x f33、.),1(1)(,,1)(,0)1(,),1(,],1[)(内至少有一实根在证明方程且内可导在上连续在设e x f x e f f e e x f ='==34、.)4,0(1)(cos ,1)4(,0)0(,)4,0(,4,0)(2内至少有一实根在试证明方程且内可导在上连续在设函数π='=π=π⎥⎦⎤⎢⎣⎡πx f x f f x f35、.)2,0(cos )(,1)2(,0)0(,)2,0(,2,0)(内至少有一实根在试证明方程且内可导在上连续在设π='=π=π⎥⎦⎤⎢⎣⎡πx x f f f x f36、.0)()()(),2,0(,0)2(,)2,0(,]2,0[)(=ξ'⋅ξ+ξπ∈ξ=πππf tg f f x f 使证明存在一点且内可导在上连续在设37、)(2sin )(2),4,0(,0)4(,)4,0(,]4,0[)(='⋅+π∈=πππc f c c f c f x f 使证明存在一点且内可导在上连续在设.38、)()1()(),1,0(,0)1(,)1,0(,]1,0[)(=ξ'-+ξ∈ξ=ξ-f e f f x f 使证明存在一点且内可导在上连续在设.39、)(arcsin 1)(),21,0(:,0)21(,)21,0(,]21,0[)(2='⋅-+∈=c f c c c f c f x f 使至少存在一点证明且内可导在上连续在设40、.)(),0(:,0)(),0(,)(1,],0[)(xae xf x a x f a e x f a x f =<'<<使内有且仅一个在证明内在且上可导在设函数41、.tan )(,)4,0(,1)(4,0],4,0[,1)(0,]4,0[)(x x f x x f x x f x f =π<'⎪⎭⎫ ⎝⎛ππ∈<<π使内有且仅有一个证明在内在且上可导在设函数42、.sin )(,)2,0(,cos )(:)2,0(]),2,0[(1)(0,]2,0[)(x x f x x x f x x f x f =π≠'ππ∈<<π使内有且仅有一个证明在一个点处内的每在且上可导在设函数43、.arctan )(,)1,0(,11)()1,0(,4)(0,]1,0[)(2x x f x xx f x f x f =+≠'π<<使内有且仅有一个证明在内的每一点处在且上可导在设函数44、().ln )(,,11)(),1(,1)(0,],1[)(x x f x e x f x e x f e x f =<'<<使内有且仅有一个证明在内在且上可导在设函数45、设为偶数且试证方程仅有一个实根n a x a x a x n n n ,,.().≠+=+=00设试用罗尔定理证明方程仅有一实根a b x a x b x c 232300-<+++=,.47、.)1,0(0:,0113121,,,221021010内至少有一实根在方程试证的实数是满足设=++++=+++++nnn n x a x a x a a a n a a a a a a48、.其中使内至少有一个试证明在且阶导数存在上有在若b a f b a b f b f b f b f a f n b a x f n n <ξ<=ξξ===''='==-,0)(,),(,0)()()()(,],[)()()1(49、()0)()()(,),(:),,(,,0)()(,,,],[)(),(212121=ξϕ'⋅ξ+ξ'ξ∈==ϕf f x x b a x x x f x f b a b a x x f 使内至少存在一点在证明且内可导在上连续在设50、),()(,0)1()0(,]1,0[)(3x f x x F f f x f ===设且上存在三阶导数在若函数.0)(),1,0(=ξ'''∈ξF 使则存在 51、.0)1(,001211001110的正根必有一个小于证明方程有一正根若方程x a x n a nx a x x x a x a x a n n n n n n =++-+==+++-----52、)0()()1,0(:),()1()(,]1,0[)(00ϕ='∈ϕ-=ϕx f x x x x f x 使存在求证可导在设 53、.]1,0[2)(上的正确性在对函数验证拉格朗日中值定理xx f =54、.]2,0[sin )(理的正确性上验证拉格朗日中值定在区间对函数π=x x f 55、.]2,0[cos )(理的正确性上验证拉格朗日中值定在区间对函数π=x x f56、.],1[ln )(理的正确性上验证拉格朗日中值定在区间对函数e x x f =57、正确性上拉格朗日中值定理的在验证]4,2[)(2x x f =对函数在上验证拉格朗日中值定理的正确性f x x ()a r c t a n [,].=01 59、叙述并证明拉格朗日中值定理60、.2)(,)1,0(:1)1(,1)1()0(,]1,0[)(=''='==c f c f f f x f 使内存在点在证明上二阶可导在设61、.)(,1)0()()( : ),()(:xe xf f x f x f x f ==='+∞-∞则及上可导并满足在若试证明 62、[].)()(3)()(1),,(,],[)(233ξ'ξ+ξξ=-∈ξf f b f a f a b a b b a b a x f 使证明存在上可导在设63、().,,)(),(,),,(为常数其中内则在有若对B A B Ax x f b a A x f b a x +==∈ 64、).(lim )(lim 2141)(211,00x x x x x x x x x θθ≤θ≤θ+=-+≥+∞→+→及并求及证明若65、.)(,)(:,)(lim ),(),()(),,(,],[)(00000A x f x f A x f b x x a x f b a x b a x f x x =''='∈→且存在证明内均可导且与在且上连续在设66、[]设求证对有l i m (),:,l i m ()().x x f x a T f x T f x T a →+∞→+∞'=∀>+-=0 67、.))(,(0)(,0)(:,0)(,,,],[)(内有且仅有一个实根在则方程若试证为常数其中时且当可导上连续在设ka f a a x f a f k k x f a x a x f -=<>>'>+∞ 68、证明恒等式在时成立:a r c c o sa r c c o s ().334123x x x x --=≤π69、.1)()(:,0)0(,1)0(),()(),()(,)(),(22=+==-='='x g x f g f x f x g x g x f x g x f 证明且都为可导函数设70、证明当时恒等成立:,a r c t a n a r c t a n .x x x ≠+=01222π71、证明恒等式在时成立221012a r c t a n a r c t a n ,.x xxx --=< 72、证明恒等式在时成立x x x x -+=<<232232a r c t a n (s e c t a n ).πππ73、证明恒等式在时成立2222a r c t a n (s e c t a n ).x x x x +-=-<<πππ74、证明恒等式在时成立22112a r c t a n a r c t a n .x xxx --=<<+∞π75、.)()0(,,),0()(]),,0[()(,],0[)(Ma a f f a x f a x M x f a x f ≤'+'∈≤''试证明内取得最大在且上二阶可导在设函数76、且等号有对任意实数证明应用拉格朗日中值定理)1ln(arctan 2,:2x x x x +≥.0时成立=x77、用拉格朗日中值定理证明当时,,l n .x e xx x>-<0178、证明 为自然数11111n n nn +<+<l n ()()79、).1(10,01:时成立等号仅限于其中明利用拉格朗日值定理证=<<>-≤-x a x a ax x a80、证明当时:,s i n t a n .022<<+>x x x x π81、证明当时:,a r c t a n a r c t a n .01122<<-+<-<-+a x x a x x a x aa82、证明当时恒等式成立:,a r c t a n a r c s i n .x x xx≥++=12212π83、证明当时恒等式成立:,a r c t a n a r c s i n .x x xx≤-+=122102 84、设在内可微但无界,试证明在内无界。

各种中值定理习题

各种中值定理习题


2a 0
f ( x) dx f ( x) dx f (2a t ) dt
0 0
[ f ( x) f (2a x)] dx。
0
a
题目5证明题
设k为正整数,证明: (1) cos 2 kxdx ;


( 2) sin 2 kxdx 。

0

( x sin x) f ( x)dx
0
(sin x x) f ( x)dx
0
2
(sin x x) f ( x)dx ( x sin x) f ( x)dx
0 0


(2 x ) f ( x)dx。
0
题目24证明题 一般 设f ( x)在 [0,1] 上连续且单调递减,
题目26证明题 一般 设函数f ( x)在[a,b]上连续且单调递增。 x 1 F ( x) f (t )dt , ( a x b) xa a F (a ) f (a ),
证明:F ( x)在[a, b]上单调增.。
解答_
证明:对[a, b]内的每个x,由积分中值定理 1 x 1 f (t )dt f ( )(x - a) f ( ) a xa xa 当x a 时, a F ( x)
ab 处展开, 有 2 ab ab ab 1 ab 2 f ( x) f ( ) f '( )( x ) f ( )( x ) 2 2 2 2! 2 ab ( 介于x与 之间.) 2 由题设知f ( ) 0 x (a, b)将 f ( x)在 f ( x) f ( ab ab ab ) f '( )( x ) 2 2 2 ab 1 1 ab ab 2 b f ( x)dx (b a) f ( ) f ( )( x ) a 2 2 2 2 ab )。 2

利用柯西中值定理证明题目

利用柯西中值定理证明题目

利用柯西中值定理证明题目马克思柯西中值定理是指如果函数f在区间[a,b]内满足柯西中值定理,即f(x)在这个区间内有唯一的最大值和最小值,那么存在一个数c,这个数位于最大值和最小值之间,使得f(c)=f(a)+f(b)。

柯西中值定理被用来证明一些数学猜想,譬如求解不定方程,应用微分方程等。

一般来说,函数f在上述区间[a,b]上必须满足以下条件,这样才能使用柯西中值定理:1、函数f在区间[a,b]上必须是连续函数;2、函数f在区间[a,b]上必须是单调函数;3、函数f在区间[a,b]上有唯一的最大值和最小值。

柯西中值定理的证明如下:1、由假设f(x)在[a,b]上满足连续且单调性,则由这两个假设可以知道f(x)在[a,b]上一定有一个最大值和最小值,而且最大值一定大于最小值;2、首先由f(x)在[a,b]上最大值和最小值的性质,容易知道,存在连接最大值和最小值的曲线,也就是存在一个连续的曲线上的一点c,使得f(c)等于最大值减去最小值;3、根据2的结果,再进一步知道f(c)的值一定满足f(a)+f(b);4、根据以上各结论,可以断定,存在一个数c,使得f(c)=f(a)+f(b)。

由此可见,柯西中值定理的证明是比较简单的,可以用来证明一些数学猜想,它的证明因为结构简单,概念易懂,所以被广泛使用。

除了证明某些数学猜想外,柯西中值定理还可以用于解决微积分问题,比如求解不定积分。

因为可以利用最大值和最小值的原理求取对于相应函数的不定积分,从而求得数值答案。

柯西中值定理也可以用于求解微分方程,进而运用于求解系统的动态模型。

以处理混合系统的动态模型为例,可以利用柯西中值定理来解决相关问题,从而求得相应的解。

总之,柯西中值定理是一种有效的数学工具,可以应用于许多数学问题,比如求解不定方程,求解不定积分问题,解决动态模型问题等。

因此,柯西中值定理在数学实践中是一个重要的工具,能够为我们的实践工作带来极大的便利。

浅谈微分中值定理证明及应用题目

浅谈微分中值定理证明及应用题目

浅谈微分中值定理证明及应用题目中值定理是微积分中非常重要的定理,它可以用来证明各种不同的性质和函数。

本文的重点是介绍中值定理的证明及一些应用题目,为了让读者更好地理解中值定理,本文首先介绍中值定理的证明步骤,然后介绍几个与中值定理相关的应用题目。

一、中值定理证明中值定理的定义是指:在函数$f(x)$在闭区间$[a,b]$上连续可导的情况下,有$$fleft( {frac{{a + b}}{2}} right) = frac{1}{b - a}int_a^bf(x)dx$$证明中值定理,先假设函数$f(x)$可以在$a$和$b$上差分可微,并且$f(x)$在$[a,b]$上连续可微。

可以设立函数$F(x)$的定义为$$F(x) = int_a^xf(t)dt$$把$a$和$b$代入上述的积分,可以得到$$F(a) = int_a^af(t)dt = 0$$$$F(b) = int_a^bf(t)dt$$又因为$F(x)$在$[a,b]$上连续可微,所以使用微积分中的极限法则,有$$F(x) = f(x)$$代入上述式子,可以得到$$Fleft( {frac{{a + b}}{2}} right) = fleft( {frac{{a + b}}{2}} right)$$由此,可以得到$$Fleft( {frac{{a + b}}{2}} right) - F(a) = int_a^{frac{{a + b}}{2}} {f(t)dt}$$把$a$和$b$代入式子,可以得到$$Fleft( {frac{{a + b}}{2}}right) = frac{1}{b - a}int_a^bf(x)dx$$由上述结果,可以得到最终的结果:$$fleft( {frac{{a + b}}{2}} right) = frac{1}{b - a}int_a^bf(x)dx$$二、应用(1)用中值定理求解$$2int_1^3 x^2dx$$根据中值定理,$f(x)=x^2$在$[1,3]$上连续可导,故有$$fleft( {frac{{1 + 3}}{2}} right) = frac{1}{3 - 1}int_1^3 x^2 dx$$代入上述式子,可以得到$$fleft( 2 right) = frac{{4int_1^3 {x^2 dx} }}{2}$$从而可以求出$$int_1^3 {x^2 dx} = 8$$(2)用中值定理求解$$int_1^4 {16x - 4dx}$$根据中值定理,$f(x)=16x-4$在$[1,4]$上连续可导,故有$$fleft( {frac{{1 + 4}}{2}} right) = frac{1}{4 - 1}int_1^4 {16x - 4dx}$$代入上述式子,可以得到$$fleft( {frac{5}{2}} right) =frac{{72int_1^4 {16x - 4dx} }}{3}$$从而可以求出$$int_1^4 {16x - 4dx} = 108$$三、总结本文主要介绍了中值定理的证明及几个应用题目,上述内容可以帮助我们更好地理解中值定理,并且可以把它应用到实际的问题中去求解。

中值定理有关的证明题辅助函数法

中值定理有关的证明题辅助函数法

与微分中值定理有关的证明题,辅助函数方法介绍一.积分法例 设()f x 在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,试证明:在(,)a b 内至少存在一点ξ,满足:22[()()]2[]()f b f a b a f ξξ'-⋅=-⋅分析 将求证等式改写为22[()()]2[]()0f b f a b a f ξξ'-⋅--⋅=左端看成一个函数()F x (辅助函数)在ξ处的导数,即令22()[()()]2[]()F x f b f a x b a f x ''=-⋅--⋅积分得222()[()()][]()F x f b f a x b a f x =-⋅--⋅证明:作辅助函数222()[()()][]()F x f b f a x b a f x =-⋅--⋅22()[()()]2[]()F x f b f a x b a f x ''=-⋅--⋅则()F x 在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,且22()()()()F a a f b b f a F b =-= 由罗尔定理知:存在(,)a b ξ∈,使()0F ξ'=,即得22[()()]2[]()f b f a b a f ξξ'-⋅=-⋅说明:(1)由于积分的不唯一性,也可以取2222()[()()]()[](()())F x f b f a x a b a f x f a =----- 由此可得()()0F a F b ==,不但计算更方便,而且对证明更有信心(2)本题若取2()g x x =,所以()2g x x '= 由柯西中值定理得:存在(,)a b ξ∈,使得 22()()()2f b f a f b a ξξ'-=- 移项得22[()()]2[]()f b f a b a f ξξ'-⋅=-⋅ 但是为了应用柯西中值定理,必须假定00a b a b ≤<<≤或,以确保()0g x '≠ 而对0a b <<情况,不能应用柯西中值定理二.微分方程法(含有求知函数以及未知函数的等式,称为微分方程,课本第6章) 例 设()f x 在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且(1)0f =,求证:在(0,1)内至少存在 一点ξ,满足:2()()0f f ξξξ'+=分析 本题求证式中不仅含有()f ξ',而且含有()f ξ,对()f ξ是难以直接积分法,像上例的求出一个()F x ,使得它的导数满足()2()()F x f x x f x ''=+常常不可能由于[()()]()()()()u x f x u x f x u x f x '''=+中既含有含有()f x 又含有()f x ' 与求证式构造已是相同的了,但要使()2()u x u x x '==和同时成立也是不可能的, 解决矛盾的关键,结论中可能约去了一个不等于的的公因子因为任给一个()0x ϕ≠,有2()()0()[2()()]0f f f f ξξξϕξξξξ''+=⇔+=从而求证式等价于2()()()()0f f ϕξξϕξξξ'+=上式左端看成一个函数()()()F x u x f x =(辅助函数)在ξ处的导数,即令 ()()()()()2()()()()F x u x f x u x f x x f x x x f x ϕϕ'''=+'=+令 ()()()2()()()()2u x u x u x x u x x x x xϕϕϕ''==⇒== (说明()f x 与()f x '的系数对应成比例) 所以 ()()222u x u x du u dudx x dx x u x '=⇒==分离变量得 22ln ln du dx u x c u x =⇒=+⎰⎰ 得 2u cx = 取1c = 得2u x = 作辅助函数2()()F x x f x =证明:作辅助函数2()()F x x f x =, 2()2()()F x xf x x f x ''=+22(0)0(0)0(1)1(1)0F f F f =⋅==⋅=从而()F x 在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且(0)(1)F F = 由罗尔定理知:存在(0,1)ξ∈,使()0F ξ'=,得22()()0f f ξξξξ'+=又01ξ<<,上式两边同除ξ得 2()()0f f ξξξ'+= 说明:(1)微分方程是一阶微分方程()()2u x u x x '=,通过分离变量法求解的 本题也可避开微分方程 上式化为()2(ln ())(2ln )()u x u x x u x x'''=⇒= 两个函数的导数相等,二者至多相差一个常数,即ln ()2ln ln u x x c =+ 2()u x cx = 右端加上ln c 只是为了去对数方便,没有什么特殊含义 (2)为了作辅助函数更加快捷,由求证式2()()0f f ξξξ'+= 将ξ替换成x ,考虑方程2()()0f x xf x '+= 得()2(ln ())(2ln )ln ()2ln ln ()f x f x x f x x c f x x'''=-⇒=-⇒=-+ 去对数得,2()x f x c = (一定要让右端化为常数) 令左端为()F x ,即2()()F x x f x =例:设()f x 在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且(0)(1)0f f ==,求证:在(0,1)内至少存在 一点ξ,满足:()()0f f ξξξ'+=分析:(1)令()()()F x u x f x =,()()()()()()1()F x u x f x u x f x x f x f x '''=+'=⋅+⋅ ()f x 与()f x '的系数对应成比例2()()()[ln ()][]1()2u x u x u x x x u x xu x ''''=⇒=⇒= 2l n ()l n 2xu x c =+ 取1c =,得22()x u x e = 辅助函数为22()()x F x e f x = (2)较为快捷的方式,将求证式中的ξ换成x ,考虑方程()()0xf x f x '+=2()[ln ()][]()2f x x x f x f x '''=-⇒=- 2l n ()l n 4x f x c ⇒=-+ 得 22()x e f x c = 左端为()F x ,即22()()x F x ef x =证明:辅助函数22()()x F x e f x =, 2222()()()x x F x xef x e f x ''=+ 12(0)(0)0(1)(1)0F f F e f ==== 从而()F x 在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且(0)(1)F F = 由罗尔定理知:存在(0,1)ξ∈,使()0F ξ'=,得2222()()0e f e f ξξξξξ'+=化简得()()0f f ξξξ'+=。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
例15、设f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内一阶可导,且 .
试证: 使得 .
[证] 令 ,则F(0)=F(1)=0.又
于是 ,使 ,即
设 则 ,使得
,即 .
2)常微分方程法:
适用:
步骤:
例16、设 在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且 ,证明存在 使得
例17、设f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且f(0)=0, f(1)=1,
题型二、验证满足某中值定理
例8、验证函数 ,在[0,2]上满足拉格朗日中值定理,并求满足定理的
题型三、证明存在 ,使 (n=1,2,…)
方法:
思路:
例9、设 在[a,b]上可导且 ,证明至少存在一个
使得
例10、设 在[0,3]上连续,在(0,3)内可导,且 ,证明存在一个 使得
例11、设 在[0,2]上连续,在(0,2)内具有二阶导数且 ,证明存在 使得
(1)对于(-1,1)内的任意 ,存在唯一的 使得
成立
(2)
例29、试证明若 在[a,b]上存在二阶导数,且 ,则存在 使得
例30、设e<a<b,求证:在(a,b)内存在唯一的点ξ,使得
[证]
为证唯一性,再证

唯一性.
题型八、有关介值证明的几类特殊处理问题
1)反证法
例30、设f(x)在[-2,2]上连续,在(-2,2)内二阶连续可导,且 .求证存在 ,使
若函数 满足:
(1) 在 上连续
(2) 在 内可导
则一定存在 ,使得
4、柯西中值定理
若函数 满足:
(1)在 上连续
(2)在 内可导
(3)
则至少有一点 使得
5、泰勒公式
如果函数 在含有 的某个开区间 内具有直到 阶导数,则当 在 内时, 可以表示为 的一个 次多项式与一个余项 之和,即
其中 ( 介于 与 之间).
(1)介值定理 在闭区间上连续的函数必取得介于最大值 M 与最小值m之间的任何值.
(2)零点定理
设f(x)在[a、b]连续,且f(a)f(b)<0,则至少存在一点,c (a、b),使得f(c)=0
2、罗尔定理
若函数 满足:
(1) 在 上连续
(2) 在 内可导
(3)
则一定存在 使得
3、拉格朗日中值定理
f(x)dx=f(c)(b-a)
三、典型题型与例题
题型一 、与连续函数相关的问题(证明存在 使 或方程f(x)=0有根)
方法:大多用介值定理f(x)满足:在[a,b]上连续;f(a)f(b)<0.
思路:1)直接法
2)间接法或辅助函数法
例1、设 在[a,b]上连续, ,证明存在 ,使得
例2、设 在[a,b]上连续、单调递增,且 ,证明存在 使得
题型六、双介值问题
方法:
例26、设 在[a,b]上连续,在(a,b)内可导, ,求证存在 使得
例27、(051,12分)已知函数 在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且
证明:(1)存在 ,使得
(2)存在两个不同的点 使得
题型七、综合题
例28、(011,7分)
设函数 在(-1,1)内具有二阶连续导数,且 ,试证
在需要用到泰勒公式时,必须要搞清楚三点:
1.展开的基点;
2.展开的阶数;
3.余项的形式.
其中余项的形式,一般在求极限时用的是带皮亚诺余项的泰勒公式,在证明不等式时用的是带拉格朗日余项的泰勒公式.
而基点和阶数,要根据具体的问题来确定.
6、积分中值定理
若f(x)在[a、b]上连续,则至少存在一点c∈[a、b],使得
例3、设 在[a,b]上连续且 ,证明存在 使得 。
例4、设 在[a,b]上连续,证明存在 使得
例5、设f(x)在[0,1]上连续,且f(x)<1.证明: 在(0,1)内有且仅有一个实根。
例6、设实数 满足关系式 ,证明方程
,在 内至少有一实根。
例7、(0234,6分)
设函数f(x),g(x)在[a,b]上连续,且g(x)>0,利用闭区间上连续函数的性质,证明存在一点 使得
题型四、证明存在 ,使
方法:
思路:
(1)用罗尔定理
1)原函数法:
步骤:
例12、设 在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且 ,求证存在 使得
例13、(0134)设f(x)在[0,1]上连续,(0,1)内可导,且
证明:在(0,1)内至少存在一点,使
例14、设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且f(a)f(b)>0,f(a) g(x)在[a,b]上连续,试证对 .
[证]反证若对 不变号
1) , f(2)=f(0)+
与左端小于等于1矛盾.
2) f(-2)=f(0)-
,同理矛盾
变号,从而结论成立.
2)隐含问题
例31、(2000年)设f(x)在[0,1]上连续, , g(x)在[0,1]上有连续的导数且在(0,1)内 ,并且 证明:至少存在两个不同的点 ,使 .
证明:对任意实数 ,使得
(2)直接用拉格朗日或柯西中值定理
例18、设 在 上连续,在 内可导,求证存在 ,使得
例19、设 在 上连续,在 内可导,求证存在 ,使得
例20、设 在 上连续,在 内可导 ,求证存在 ,使得
例21、设 在 上连续,在 内可导 ,求证存在 ,使得
题型五、含有 (或更高阶导数)的介值问题
例25、设f(x)在[-a, a]上具有三阶连续导数,且满足 ,
f (0)=0,证明:在[-a, a]内存在一点,使得
[证]由
= ,
知 ,
根据泰勒公式,有
其中 介于0与x之间, .
于是
其中M、m为 (由题设可推知 在[-a,a]上连续)在[-a, a]上的最大值、最小值.进一步有
故存在 , 使得 ,即
第五讲中值定理的证明技巧
一、考试要求
1、 理解闭区间上连续函数的性质(最大值、最小值定理,有界性定理,介值定理),并会应用这些性质。
2、 理解并会用罗尔定理、拉格朗日中值定理(泰勒定理),了解并会用柯西中值定理。掌握这三个定理的简单应用(经济)。
3、 了解定积分中值定理。
二、内容提要
1、(x)在[0,1]上二阶可导,且f(0)=f(1)=0,试证至少存在一个 ,使
例23、(012,8分)设 在 上具有二阶连续导数,f(0)=0
(1)写出f(x)的带拉氏余项的一阶麦克劳林公式。
(2)证明在 上至少存在一个 使得
例24、设f(x)在[-1, 1]上具有三阶连续导数,且f(-1)=0, f(1)=1, f(0)=0,证明:在(-1,1)内存在一点,使得
相关文档
最新文档