考研数学难点深析:三个微分中值定理_毙考题

考研数学难点深析:三个微分中值定理_毙考题
考研数学难点深析:三个微分中值定理_毙考题

考研数学难点深析:三个微分中值定理

每年考研数学必有一道证明题,分值在10分左右,其中百分之九十涉及到的是微分中值定理及其应用。

而微分中值定理及其应用最难的就是三个微分中值定理:罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理。它们是考研数学的重难点,现分别从涉及的知识点、考查方式、方法选择、真题链接等四个方面进行分析。

一、涉及的知识点及考查形式

可涉及微分中值定理及其应用的知识点有,微分中值定理,洛必达法则,函数单调性的判别,函数的极值,函数图形的凹凸性、拐点及渐近线,函数图形的描绘,函数的最大值与最小值,弧微分(数一、数二要求),曲率的概念(数一、数二要求),曲率圆与曲率半径(数一、数二要求)。

微分中值定理以间接考查或与其他知识点综合出题的比重很大,也可以直接出题,所以考查形式有多种。如利用导数的几何意义考查函数的特性,讨论导数零点存在性或方程根个数问题,不等式的证明,证明含中值的等式,求极限等。

二、方法选择

题目考查微分中值定理,那么选择哪一中值定理成为解题的关键。

针对题目的特点,可根据如下情况选择对应的微分中值定理:如果结论不包含端点,优先考虑罗尔定理;如果结论中包含端点,则考虑拉格朗日中值定理或柯西定理。那么选择拉式还是柯西定理,需要对结论做进一步的处理,化为定理的标准形式。如第一个标准,左边是只含端点,右边只含中值;第二个标准,左边进一步处理,分子分母减号,一侧只含右端点,一侧只含左端点。整理后,如果分母是端点相减,则选择拉格朗日定理;否则,选择柯西定理。

三、求解步骤及历年真题解析

涉及到微分中值定理,一般首先要找辅导函数。针对拉式中值定理和柯西定理,经过对要证明的结论化为标准形式,可直接得出辅助函数。而罗尔定理,需要把结论化为微分方程的一般形式,使用积分因子法可找到。

有了辅助函数,根据中值定理,列出定理对应的三个条件,得出结论。

四、小结

三个微分中值定理(条件与结论)的理解及其区别是复习的要点,而方法的选择是解题的关键。三个微分中值定理(条件与结论)的理解及其区别理解透了,才能正确使用方法进行求解。知识点的理解一定要结合一定量的习题才能真正掌握知识点,并应用于考研。

第3章 微分中值定理与导数的应用总结

1基础知识详解 先回顾一下第一章的几个重要定理 1、0 lim ()()x x x f x A f x A α→∞→=?=+ ,这是极限值与函数值(貌似是邻域)之间的 关系 2、=+()o αββαα?: ,这是两个等价无穷小之间的关系 3、零点定理: 条件:闭区间[a,b]上连续、()()0f a f b < (两个端点值异号) 结论:在开区间(a,b)上存在ζ ,使得()0f ζ= 4、介值定理: 条件:闭区间[a,b]上连续、[()][()]f a A B f b =≠= 结论:对于任意min(,)max(,)A B C A B <<,一定在开区间(a,b)上存在ζ,使得 ()f C ζ=。 5、介值定理的推论: 闭区间上的连续函数一定可以取得最大值M 和最小值m 之间的一切值。 第三章 微分中值定理和导数的应用 1、罗尔定理 条件:闭区间[a,b]连续,开区间(a,b)可导,f(a)=f(b) 结论:在开区间(a,b)上存在ζ ,使得'()0f ζ= 2、拉格朗日中值定理 条件:闭区间[a,b]连续,开区间(a,b)可导 结论:在开区间(a,b)上存在ζ ,使得()()'()()f b f a f b a ζ-=- 3、柯西中值定理

条件:闭区间[a,b]连续,开区间(a,b)可导,()0,(,)g x x a b ≠∈ 结论:在开区间(a,b)上存在ζ ,使得 ()()'() ()()'() f b f a f g b g a g ζζ-= - 拉格朗日中值定理是柯西中值定理的特殊情况,当g(x)=x 时,柯西中值定理就变成了拉格朗日中值定理。 4、对罗尔定理,拉格朗日定理的理解。 罗尔定理的结论是导数存在0值,一般命题人出题证明存在0值,一般都用罗尔定理。当然也有用第一章的零点定理的。但是两个定理有明显不同和限制,那就是,零点定理两端点相乘小于0,则存在0值。而罗尔定理是两个端点大小相同,则导数存在0值。如果翻来覆去变形无法弄到两端相等,那么还是别用罗尔定理了,两端相等,证明0值是采用罗尔定理的明显特征。 拉格朗日定理是两个端点相减,所以一般用它来证明一个函数的不等式: 122()()-()1()m x f x f x m x <<; 一般中间都是两个相同函数的减法,因为这样便 于直接应用拉格朗日,而且根据拉格朗日的定义,一般区间就是12[,]x x 。 5、洛必达法则应用注意 正常求极限是不允许使用洛必达法则的,洛必达法则必须应用在正常求不出来的不定式极限中。不定式极限有如下7种: 000,,0*,,0,1,0∞∞ ∞∞-∞∞∞ 每次调用洛必达方法求解极限都必须遵从上述守则。 6、泰勒公式求极限。 如果极限是0 lim () x x f x → 那么就在0x 附近展开。如果极限是

微分中值定理例题

理工大学 微积分-微分中值定理费马定理罗尔定理拉格朗日定理柯西定理

()()1.()0,(0)0,f x f f f ?ξξξξζξξξ'' <=>><≤[][]''''''[]<<≤121212 121212122111211121 1221设证明对任何的x 0,x0,有(x+x)(x)+f(x). 解:不妨设xx,(x)=f (x+x)-f(x)-f(x) =f(x+x)-f(x)-f(x)-f(0) =f()x-f()x=xf()-f()=xf-.因为,0xx()ξζ?''<<<<2112x+x,又f0,所以(x)0,所以原不等式成立。 12n 12n 12n 11221122n 001 1 000.x b f x .x x x b 1,f )f x f x f x x *,()()()()n n n n n i i i i i i i X b b x f x f x f x x x λλλλλλλχλχλχλλλλλ=='' >???∈<<1++?+=++?+≤?=<=>α. '''=+-+ ∑∑2设f ()在(a ,)内二阶可导,且()0,,(a ,),0,,,且则,试证明(()+()++(). 解:设同理可证:()20000i 00 1 1 1 1 0000111() ()()()().x 2! ()()()()()(()()().) n n n i i i i i i i n n i n n i i i i i i i i i i i i f x x f x f x x x f x f x f x f x x x f x X X x x f x f x λλλλξξλλλ=======?? ''-'-≥+-<<'≥+-===- ??? ∑∑∑∑∑∑∑注:x ()3.)tan . 2 F ,F 2 (0)0,(0)0,((cos 2 F f x f F F f ππξ ξπξξπππ πππξ [0]0'∈=[0]0=∴===[0]∈Q 设f(x)在,上连续,在(,)内可导,且f (0)=0,求证:至少存在(0,),使得2f ( 证明:构造辅助函数:(x)=f(x)tan 则(x)在,上连续, 在(,)内可导, 且))所以(x)在,上满足罗尔定理的条件,故由罗尔定理知:至少存在(0()()()()()()F 011F x cos sin F cos sin 0222222 cos 0)tan 2 2 x x x f f f πξξξ ξξξξ ξ ξπξξ'=''''=- =-='∈≠=,),使得,而f(x)f()又(0,),所以,上式变形即得:2f (,证毕。

高等数学第三章微分中值定理与导数的应用的习题库

第三章 微分中值定理与导数的应用 一、判断题 1. 若()f x 定义在[,]a b 上,在(a,b)内可导,则必存在(a,b)ξ∈使'()0f ξ=。( ) 2. 若()f x 在[,]a b 上连续且()()f a f b =,则必存在(a,b)ξ∈使'()0f ξ=。 ( ) 3. 若函数()f x 在[,]a b 内可导且lim ()lim ()x a x b f x f x →+→- =,则必存在(a,b)ξ∈使'()0f ξ=。( ) 4. 若()f x 在[,]a b 内可导,则必存在(a,b)ξ∈,使'()(a)()()f b f f b a ξ-=-。( ) 5. 因为函数()f x x =在[1,1]-上连续,且(1)(1)f f -=,所以至少存在一点()1,1ξ∈-使 '()0f ξ=。 ( ) 6. 若对任意(,)x a b ∈,都有'()0f x =,则在(,)a b 内()f x 恒为常数。 ( ) 7. 若对任意(,)x a b ∈,都有''()()f x g x =,则在(,)a b 内()()f x g x =。 ( ) 8. arcsin arccos ,[1,1]2 x x x π +=∈-。 ( ) 9. arctan arctan ,(,)2 x x x π += ∈-∞+∞。 ( ) 10. 若()(1)(2)(3)f x x x x x =---,则导函数'()f x 有3个不同的实根。 ( ) 11. 若22()(1)(4)f x x x =--,则导函数'()f x 有3个不同的实根。 ( ) 12. ' ' 222(2)lim lim 21(21)x x x x x x →→=-- ( ) 13. 22' 0011lim lim()sin sin x x x x e e x x →→--= ( ) 14. 若'()0f x >则()0f x >。 ( ) 15. 若在(,)a b 内()f x ,()g x 都可导,且''()()f x g x >,则在(,)a b 内必有()()f x g x >。( ) 16. 函数()arctan f x x x =-在R 上是严格单调递减函数。 ( ) 17. 因为函数()f x x =在0x =处不可导,所以0x =不是()f x 的极值点。 ( ) 18. 函数()f x x =在0x =的领域内有()(0)f x f ≥,所以()f x 在0x =处取得极小值。( ) 19. 函数sin y x x =-在[0,2]π严格单调增加。 ( ) 20. 函数1x y e x =+-在(,0]-∞严格单调增加。 ( ) 21. 方程32210x x x ++-=在()0,1内只有一个实数根。 ( ) 22. 函数y [0,)+∞严格单调增加。 ( ) 23. 函数y (,0]-∞严格单调减少。 ( ) 24. 若'0()0f x =则0x 必为'0()f x 的极值点。 ( ) 25. 若0x 为()f x 极值点则必有'(0)0f =。 ( )

微分中值定理及其应用

第六章微分中值定理及其应用 微分中值定理(包括罗尔定理、拉格朗日定理、柯西定理、泰勒定理)是沟通导数值与函数值之间的桥梁,是利用导数的局部性质推断函数的整体性质的有力工具。中值定理名称的由来是因为在定理中出现了中值“ξ”,虽然我们对中值“ξ”缺乏定量的了解,但一般来说这并不影响中值定理的广泛应用. 1.教学目的与要求:掌握微分中值定理与函数的Taylor公式并应用于函数性质的研究,熟练应用L'Hospital法则求不定式极限,熟练应用导数于求解函数的极值问题与函数作图问题. 2.教学重点与难点: 重点是中值定理与函数的Taylor公式,利用导数研究函数的单调性、极值与凸性. 难点是用辅助函数解决有关中值问题,函数的凸性. 3.教学内容: §1 拉格朗日定理和函数的单调性 本节首先介绍拉格朗日定理以及它的预备知识—罗尔定理,并由此来讨论函数的单调性. 一罗尔定理与拉格朗日定理 定理6.1(罗尔(Rolle)中值定理)设f满足 (ⅰ)在[]b a,上连续; (ⅱ)在) a内可导; (b , (ⅲ)) a f= f ) ( (b

则),(b a ∈?ξ使 0)(='ξf (1) 注 (ⅰ)定理6.1中三条件缺一不可. 如: 1o ? ??=<≤=1 010 x x x y , (ⅱ),(ⅲ)满足, (ⅰ)不满足, 结论不成立. 2o x y = , (ⅰ),(ⅲ)满足, (ⅱ)不满足,结论不成立. 3o x y = , (ⅰ), (ⅱ)满足, (ⅲ)不满足,结论不成立. (ⅱ) 定理6.1中条件仅为充分条件. 如:[]1,1 )(2 2-∈?????-∈-∈=x Q R x x Q x x x f , f 不满足(ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)中任一条,但0)0(='f . (ⅲ)罗尔定理的几何意义是:在每一点都可导的一段连续 曲线上,若曲线两端点高度相等,则至少存在一条水平切线. 例 1 设f 在R 上可导,证明:若0)(='x f 无实根,则0)(=x f 最多只有一个实根. 证 (反证法,利用Rolle 定理) 例 2 证明勒让德(Legendre)多项式 n n n n n dx x d n x P )1(!21)(2-?= 在)1,1(-内有n 个互不相同的零点. 将Rolle 定理的条件(ⅲ)去掉加以推广,就得到下面应用更为广

(完整版)利用微分中值定理证明不等式

微分中值定理证明不等式 微分中值定理主要有下面几种: 1、费马定理:设函数()f x 在点0x 的某邻域内有定义,且在点0x 可导,若点0x 为()f x 的极值点,则必有 0()0f x '=. 2、罗尔中值定理:若函数()f x 满足如下条件: (1)()f x 在闭区间[,]a b 上连续; (2)()f x 在开区间(,)a b 内可导; (3)()()f a f b =, 则在开区间(,)a b 内至少存在一点ξ,使得 ()0f ξ'=. 3、拉格朗日中值定理:若函数()f x 满足如下条件: (1)()f x 在闭区间[,]a b 上连续; (2)()f x 在开区间(,)a b 内可导; 则在开区间(,)a b 内至少存在一点ξ,使得 ()()()f b f a f b a ξ-'=-. 4、柯西中值定理:若函数()f x ,()g x 满足如下条件: (1)在闭区间[,]a b 上连续; (2)在开区间(,)a b 内可导; (3)()f x ',()g x '不同时为零; (4)()()g a g b ≠; 则在开区间(),a b 内存在一点ξ,使得 ()()()()()() f f b f a g g b g a ξξ'-='-. 微分中值定理在证明不等式时,可以考虑从微分中值定理入手,找出切入点,灵活运用相关微分中值定理,进行系统的分析,从而得以巧妙解决. 例1、 设 ⑴(),()f x f x '在[,]a b 上连续; ⑵()f x ''在(,)a b 内存在; ⑶()()0;f a f b == ⑷在(,)a b 内存在点c ,使得()0;f c > 求证在(,)a b 内存在ξ,使()0f ξ''<. 证明 由题设知存在1(,)x a b ∈,使()f x 在1x x =处取得最大值,且由⑷知1()0f x >,1x x =也是极大值点,所以 1()0f x '=. 由泰勒公式:211111()()()()()(),(,)2! f f a f x f x a x a x a x ξξ'''-=-+-∈. 所以()0f ξ''<. 例2 、设0b a <≤,证明ln a b a a b a b b --≤≤.

第六章 微分中值定理及其应用

第六章 微分中值定理及其应用 引言 在前一章中,我们引进了导数的概念,详细地讨论了计算导数的方法.这样一来,类似于求已知曲线上点的切线问题已获完美解决.但如果想用导数这一工具去分析、解决复杂一些的问题,那么,只知道怎样计算导数是远远不够的,而要以此为基础,发展更多的工具. 另一方面,我们注意到:(1)函数与其导数是两个不同的的函数;(2)导数只是反映函数在一点的局部特征;(3)我们往往要了解函数在其定义域上的整体性态,因此如何解决这个矛盾?需要在导数及函数间建立起一一联系――搭起一座桥,这个“桥”就是微分中值定理. 本章以中值定理为中心,来讨论导数在研究函数性态(单调性、极值、凹凸性质)方面的应用. §6.1 微分中值定理 教学章节:第六章 微分中值定理及其应用——§6.1微分中值定理 教学目标:掌握微分学中值定理,领会其实质,为微分学的应用打下坚实的理论基础. 教学要求:深刻理解中值定理及其分析意义与几何意义,掌握三个定理的证明方法,知道三者之 间的包含关系. 教学重点:中值定理. 教学难点:定理的证明. 教学方法:系统讲解法. 教学过程: 一、一个几何命题的数学描述 为了了解中值定理的背景,我们可作以下叙述:弧? AB 上有一点P,该处的切线平行与弦AB.如何揭示出这一叙述中所包含的“数量”关系呢? 联系“形”、“数”的莫过于“解析几何”,故如建立坐标系,则弧? AB 的函数是y=f(x),x ∈[a,b]的图像,点P 的横坐标为x ξ=.如点P 处有切线,则f(x)在点x ξ=处可导,且切线的斜率为()f ξ';另一方面,弦AB 所在的直线斜率为()() f b f a b a --,曲线y=f(x)上点P 的切线平行于弦 AB ?()() ()f b f a f b a ξ-'= -. 撇开上述几何背景,单单观察上述数量关系,可以发现:左边仅涉及函数的导数,右边仅涉及

最新微分中值定理习题五

微分中值定理习题五

微分中值定理习题五 1、?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 2、?Skip Record If...? 3、?Skip Record If...? 4、?Skip Record If...? 5、?Skip Record If...? 6、?Skip Record If...? 7、?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 8、?Skip Record If...? 9、?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 10、?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 11、?Skip Record If...? ?Skip Record If...??Skip Record If...? 12、?Skip Record If...? ?Skip Record If...??Skip Record If...? 13、?Skip Record If...? ?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 14、?Skip Record If...? 15、?Skip Record If...? 16、?Skip Record If...?

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第三章微分中值定理导数的应用

第三章微分中值定理导数的应用 教学目的与要求 1掌握并会应用罗尔定理、拉格朗日中值定理,了解柯西中值定理和泰勒中值定理。 2理解函数的极值概念,掌握用导数判断函数的单调性和求函数极值的方法,掌握函数最大值和最小值的求法及其简单应用。 3. 用二阶导数判断函数图形的凹凸性,会求函数图形的拐点以及水平、铅直和斜渐近线, 会描绘函数的图形。 4. 握用洛必达法则求未定式极限的方法。 5. 道曲率和曲率半径的概念,会计算曲率和曲率半径。 6. 了解方程近似解的二分法及切线法。 一、中值定理,泰勒公式(放入泰勒级数中讲) 1.罗尔定理 如()x f 满足: (1)在 []b ,a 连续. (2)在 ()b ,a 可导. (3)()()b f a f = 则至少存在一点()b ,a ∈ξ 使()0f /=ξ 例 设()()()()1x 31x 21x x x g -++=,则 在区间(-1,0)内,方程()0x g /= 有2个实根;在(-1,1)内()0x g //=有2个根 例 设()x f 在[0,1]可导,且()()01f 0f ==, 证明存在()1,0∈ η,使()()0f f /=ηη+η。 证: 设()()x xf x F =在[a,b]可导,()()1F 0F = ∴ 存在()1,0∈η使()0F /=η 即()()0f f /=ηη+η 例 设()x f 在[0,1]可导,且()()01f 0f ==, 证明存在η ()()0F F /=η+η 。 解: 设()()x f e x F x =,且()()1F 0F = 由罗尔定理

存在η 使()0F /=η 即()()0f e f e /=η+ηηη, 亦即()()0f f /=η+η 例 习题6 设()()()x g e x f x F =(复合函数求导) 2、 拉格朗日中值定理 如()x f 满足:①在[a,b]连续;②在(a,b )连续, 则存在()b ,a ∈ξ 使()()()()a b f a f b f /-ξ=-。 推论:⑴ 如果在区间I 上()0x f /≡,则()c x f = ⑵ 如果在区间I 上())0(0x f /<>, ()x f 在I单增(减) 例 对任意满足1x <的x , 都有4x arcsin 21x 1x 1arctg π=++- 设 ()x arcsin 21x 1x 1arctg x f ++-= ∵ ()()0x 1121x 12x 1x 121x 1x 111x f 22/=-++-?+-?+-+= 0x 121x 12x 1x 12x 1212 22=-++?-+?+?-= ∴ ()c x f = ∵ ()4 0f π= ∴ ()4 x f π= 例 设()0x >,证明()x x 1ln x 1x <+<+ 求导证明 作业:见各章节课后习题。

微分中值定理及其应用

分类号UDC 单位代码 密级公开学号 2006040223 四川文理学院 学士学位论文 论文题目:微分中值定理及其应用 论文作者:XXX 指导教师:XXX 学科专业:数学与应用数学 提交论文日期:2010年4月20日 论文答辩日期:2010年4月28日 学位授予单位:四川文理学院 中国 达州 2010年4月

目 录 摘要 .......................................................................... Ⅰ ABSTRACT....................................................................... Ⅱ 引言 第一章 微分中值定理历史 (1) 1.1 引言 ................................................................... 1 1.2 微分中值定理产生的历史 .................................................. 2 第二章 微分中值定理介绍 (4) 2.1 罗尔定理 ............................................................... 4 2.2 拉格朗日中值定理........................................................ 4 2.3 柯西中值定理 ........................................................... 6 第三章 微分中值定理应用 (7) 3.1 根的存在性的证明........................................................ 7 3.2 一些不等式的证明........................................................ 8 3.3 求不定式极限 .......................................................... 10 3.3.1 型不定式极限 .................................................... 10 3.3.2 ∞ ∞ 型不定式极限 .................................................... 11 3.4 利用拉格朗日定理讨论函数的单调性 ....................................... 12 第四章 结论 ................................................................... 14 参考文献....................................................................... 15 致谢 .. (16)

一元微分中值定理练习题

一元微分中值定理练习题 一、证明ff (nn )(ξξ)=00成立 1.若函数f(x)在(a,b)内有二阶导数,且f (x 1)=f (x 2)=f (x 3),其中 a 0, 证明存在ξ∈(a,b),使得f ′′(ξ)=0。 4.设曲线y=f(x)在[a,b]上二阶可导,连接点A(a,f(a)),B(b,f(b))的直线交曲线于点C(c,f(c))(a

高等数学第三章微分中值定理与导数的应用题库(附带答案)

第三章 微分中值定理与导数的应用 一、选择题 1、则,且存在,,设 ,1)x (f )x (f )x (f 0)x (f 0)x (f 00000-=+''''='>( ) 是否为极值点不能断定的极值点 不是 的极小值点是的极大值点 是0000x )D ()x (f x )C ( )x (f x )B ()x (f x )A ( 2、处必有在则处连续且取得极大值,在点函数 x )x (f x x )x (f y 00==( ) 0)x (f )B ( 0)x ('f )A (00<''= 或不存在 且 0)x (f )D (0)x (f 0)x (f )C (0'00=<''= 3、的凸区间是 x e y x -=( ) ) , 2( (D) ) , (2 (C) 2) , ( (B) 2) , ( (A)∞+-∞+--∞-∞ 4、在区间 [-1,1] 上满足罗尔定理条件的函数是 ( ) (A)x x sin )x (f = (B)2)1x ()x (f += (C) 3 2 x )x (f = (D)1x )x (f 2+= 5、设f (x) 和g (x) 都在x=a 处取得极大值,F (x)=f (x)g (x),则F(x)在x=a 处( ) (A) 必取得极大值 (B)必取得极小值 (C)不取极值 (D)不能确定是否取得极值 6、满足罗尔定理的区间是使函数 )x 1(x y 322-=( ) (A) [-1,1] (B) [0,1] (C) [-2,2] (D) ] 5 4, 5 3[- 7、x 2 e x y -=的凹区间是( ) (A))2,(-∞ (B) )2,(--∞ (C) ) 1(∞+, (D) ) 1(∞+-, 8、函数)x (f 在0x x = 处连续,若0x 为)x (f 的极值点,则必有( ) . (A)0)(0='x f (B)0)(0≠'x f (C)0)(0='x f 或)(0x f '不存在 (D))(0x f '不存在 9、当a= ( ) 时,处取到极值在 3 x 3sin3x asinx f(x )π=+ =( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 π (D) 0 10、间是适合罗尔定理条件的区使函数 )x 1(x )x (f 322-=( ) ] 5 4 , 5 3[)D ( ]2,2[)C ( ]1,1[)B ( ]1,0[)A (--- 11、(),则上的凹弧与凸弧分界点为连续曲线,若 )x (f y )x (f x 00=( ) 的极值 必定不是的极值点为必定为曲线的驻点 , 必为曲线的拐点, )x (f x )D ( )x (f x )C ( ))x (f x ( )B ( ))x (f x ( )A (000000 二、填空题 1、__________________e y 82 x 的凸区间是曲线-=. 2、______________ 2 x y x 的极小值点是函数=.

微分中值定理的证明题(题目)

微分中值定理的证明题 1. 若()f x 在[,]a b 上连续,在(,)a b 上可导,()()0f a f b ==,证明:R λ?∈, (,)a b ξ?∈使得:()()0f f ξλξ'+=。 。 2. 设,0a b >,证明:(,)a b ξ?∈,使得(1)()b a ae be e a b ξξ-=--。 。 3. 设()f x 在(0,1)内有二阶导数,且(1)0f =,有2()()F x x f x =证明:在(0,1) 内至少存在一点ξ,使得:()0F ξ''=。 证 4. 设函数)(x f 在[0,1]上连续,在(0,1)上可导,0)0(=f ,1)1(=f .证明: (1)在(0,1)内存在ξ,使得ξξ-=1)(f . (2) 在(0,1)内存在两个不同的点ζ,1)()(//=ηζηf f 使得 5. 设)(x f 在[0,2a]上连续,)2()0(a f f =,证明在[0,a]上存在ξ使得 )()(ξξf a f =+. 6. 若)(x f 在]1,0[上可导,且当]1,0[∈x 时有1)(0<

9. 设()f x 在[,]a b 上连续,(,)a b 内可导(0),a b ≤<()(),f a f b ≠ 证明: ,(,)a b ξη?∈使得 ()().2a b f f ξηη +''= (1) 10. 已知函数)(x f 在[0 ,1]上连续,在(0 ,1)内可导,b a <<0,证明存在),(,b a ∈ηξ, 使)()()(3/22/2ηξηf b ab a f ++= 略) 11. 设)(x f 在a x ≥时连续,0)(时,0)(/>>k x f ,则在))(,(k a f a a -内0)(=x f 有唯一的实根 根 12. 试问如下推论过程是否正确。对函数21sin 0()0 0t t f t t t ?≠?=??=?在[0,]x 上应用拉格朗日中值定理得: 21s i n 0()(0)111s i n ()2s i n c o s 00x f x f x x f x x x ξξξξ --'====--- (0)x ξ<< 即:1 1 1cos 2sin sin x x ξξξ=- (0)x ξ<< 因0x ξ<<,故当0x →时,0ξ→,由01l i m 2s i n 0ξξξ+→= 01lim sin 0x x x +→= 得:0lim x +→1cos 0ξ=,即01lim cos 0ξξ+→= 出 13. 证明:02x π?<<成立2cos x x tgx x <<。

第三章 微分中值定理与导数应用教案教学设计

第三章 微分中值定理与导数应用 第一节 微分中值定理 教学目的:理解并会用罗尔定理、拉格朗日中值定理,了解柯西中值定理和泰勒 中值定理。 教学重点:罗尔定理、拉格朗日中值定理。 教学难点:罗尔定理、拉格朗日中值定理的应用。 教学内容: 一、罗尔定理 1. 罗尔定理 几何意义:对于在],[b a 上每一点都有不垂直于x 轴的切线,且两端点的连线与x 轴平行的不间断的曲线 )(x f 来说,至少存在一点C ,使得其切线平行于x 轴。 从图中可以看出:符合条件的点出现在最大值和最小值点,由此得到启发证明罗尔定理。为应用方便,先介绍费马(Fermat )引理 费马引理 设函数 )(x f 在点0x 的某邻域)(0x U 内有定义, 并且在0x 处可导, 如果对任 意)(0x U x ∈, 有)()(0x f x f ≤ (或)()(0x f x f ≥), 那么0)(0'=x f . 证明:不妨设)(0x U x ∈时,)()(0x f x f ≤(若)()(0x f x f ≥,可以类似地证明). 于是对于)(00x U x x ∈?+,有)()(00x f x x f ≤?+, 从而当0>?x 时, 0 ) ()(00≤?-?+x x f x x f ; 而当0

根据函数 )(x f 在0x 处可导及极限的保号性的得 ==+)()(0'0'x f x f 0)()(lim 000≤?-?++ →?x x f x x f x ==-)()(0'0'x f x f 0)()(lim 000≥?-?+- →?x x f x x f x 所以0)(0'=x f , 证毕. 定义 导数等于零的点称为函数的驻点(或稳定点,临界点). 罗尔定理 如果函数)(x f 满足:(1)在闭区间],[b a 上连续, (2)在开区间),(b a 内可导, (3)在区间端点处的函数值相等,即)()(b f a f =, 那么在),(b a 内至少在一点)(b a <<ξξ , 使得函数)(x f 在该点的导数等于零,即 0)('=ξf . 证明:由于)(x f 在],[b a 上连续,因此必有最大值M 和最小值m ,于是有两种可能的情形: (1)m M =,此时)(x f 在],[b a 上必然取相同的数值M ,即.)(M x f = 由此得.0)(='x f 因此,任取),(b a ∈ξ,有.0)(='ξf (2)m M >,由于)()(b f a f =,所以M 和m 至少与一个不等于)(x f 在区间],[b a 端点处 的函数值.不妨设)(a f M ≠(若)(a f m ≠,可类似证明),则必定在),(b a 有一点ξ使M f =)(ξ. 因此任取],[b a x ∈有)()(ξf x f ≤, 从而由费马引理有0)(='ξf . 证毕 例1 验证罗尔定理对32)(2--=x x x f 在区间]3,1[-上的正确性 解 显然 32)(2--=x x x f )1)(3(+-=x x 在]3,1[-上连续,在)3,1(-上可导,且 0)3()1(==-f f , 又)1(2)(-='x x f , 取))3,1(1(,1-∈=ξ,有0)(='ξf . 说明:1 若罗尔定理的三个条件中有一个不满足, 其结论可能不成立; 2 使得定理成立的ξ可能多于一个,也可能只有一个. 例如 ]2,2[,-∈=x x y 在]2,2[-上除)0(f '不存在外,满足罗尔定理的一切条件, 但在区间]2,2[-内找不到一点能使0)(='x f . 例如 ?? ?=∈-=0 ,0]1,0(,1x x x y 除了0=x 点不连续外,在]1,0[上满足罗尔定理的一切条

微分中值定理及其在不等式的应用

安阳师范学院本科学生毕业论文微分中值定理及其应用 作者张在 系(院)数学与统计学院 专业数学与应用数学 年级2008级 学号06081090 指导老师姚合军 论文成绩 日期2010年6月

学生诚信承诺书 本人郑重承诺:所成交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作即取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人已经发表的或撰写的研究成果,也不包括为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所需用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作出的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名:日期: 论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名:导师签名:日期

微分中值定理及其应用 张庆娜 (安阳师范学院 数学与统计学院, 河南 安阳455002) 摘 要:介绍了使用微分中值定理一些常见方法,讨论了洛尔中值定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理在证明中根的存在性、不等式、等式及判定级数的敛散性和求极限等方面的应用,最后通过例题体现微分中值定理在具体问题中的应用. 关键词:连续;可导;微分中值定理;应用 1 引言 人们对微分中值定理的认识可以上溯到公元前古希腊时代.古希腊数学家在几何研究中,得到如下论:“抛物线弓形的顶点的切线必平行于抛物线弓形的底”,这正是拉格朗日定理的特殊情况.希腊著名数学家阿基米德(Archimedes )正是巧妙地利用这一结论,求出抛物弓形的面积. 意大利卡瓦列里(Cavalieri ) 在《不可分量几何学》(1635年) 的卷一中给出处理平面和立体图形切线的有趣引理,其中引理3基于几何的观点也叙述了同样一个事实:曲线段上必有一点的切线平行于曲线的弦,这是几何形式的微分中值定理,被人们称为卡瓦列里定理. 人们对微分中值定理的研究,从微积分建立之始就开始了.1637,著名法国数学家费马(Fermat ) 在《求最大值和最小值的方法》中给出费马定理,在教科书中,人们通常将它称为费马定理.1691年,法国数学家罗尔(Rolle ) 在《方程的解法》一文中给出多项式形式的罗尔定理.1797年,法国数学家拉格朗日在《解析函数论》一书中给出拉格朗日定理,并给出最初的证明.对微分中值定理进行系统研究是法国数学家柯西(Cauchy ) ,他是数学分析严格化运动的推动者,他的三部巨著《分析教程》、《无穷小计算教程概论》 (1823年)、《微分计算教程》(1829年),以严格化为其主要目标,对微积分理论进行了重构.他首先赋予中值定理以重要作用,使其成为微分学的核心定理.在《无穷小计算教程概论》中,柯西首先严格地证明了拉格朗日定理,又在《微分计算教程》中将其推广为广义中值定理—柯西定理.从而发现了最后一个微分中值定理. 近年来有关微分中值定理问题的研究非常活跃,且已有丰富的成果,相比之下,对有关中值定理应用的研究尚不是很全面.由于微分中值定理是高等数学的一个重要基本内容,而且无论是对数学专业还是非数学专业的学生,无论是研究生入学考试还是更深层次的学术研究,中值定理都占有举足轻重的作用,因此有关微分中值定理应用的研究显得颇为必要. 2 预备知识 由于微分中值定理与连续函数紧密相关,因此有必要介绍一些闭区间上连续函数的性质、定理. 定理2.1[1](有界性定理) 若函数()f x 在闭区间[,]a b 上连续,则()f x 在[,]a b 上有界.即常数0M > ,使得x [,]a b 有|()|f x M ≤. 定理2.2(最大、最小值定理) 若函数()f x 在闭区间[,]a b 上连续,则()f x 在[,]a b 上有最大值与最小值. 定理2.3(介值性定理) 设函数()f x 在闭区间[,]a b 上连续,且()()f a f b ≠.若μ为介于()f a 与()f b 之间的任意实数(()()f a f b μ<<或()()f b f a μ<<),则至少存在一点

微分中值定理习题课

第三 微分中值定理习题课 教学目的 通过对所学知识的归纳总结及典型题的分析讲解,使学生对所学的知识有一个更深刻的理解和认识. 教学重点 对知识的归纳总结. 教学难点 典型题的剖析. 教学过程 一、知识要点回顾 1.费马引理. 2.微分中值定理:罗尔定理,拉格朗日中值定理,柯西中值定理. 3.微分中值定理的本质是:如果连续曲线弧AB 上除端点外处处具有不垂直于横轴的切线,则这段弧上至少有一点C ,使曲线在点C 处的切线平行于弦AB . 4.罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值的条件是充分的,但不是必要的.即当条件满足时,结论一定成立;而当条件不满足时,结论有可能成立,有可能不成立. 如,函数 (){ 2 ,01,0 , 1 x x f x x ≤<== 在[]1,0上不满足罗尔定理的第一个条件,并且定理的结论对其也是不成立的.而函数 (){ 2 1,11,1, 1 x x f x x --≤<= = 在[]1,1-上不满足罗尔定理的第一和第三个条件,但是定理的结论对其却是成立的. 5.泰勒中值定理和麦克劳林公式. 6.常用函数x e 、x sin 、x cos 、)1ln(x +、α )1(x +的麦克劳林公式. 7.罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理及泰勒中值定理间的关系. 8.00、∞∞ 、∞?0、∞-∞、00、∞1、0 ∞型未定式. 9.洛必达法则. 10.∞?0、00、∞1、0 ∞型未定式向00或∞∞ 型未定式的转化. 二、练习 1. 下面的柯西中值定理的证明方法对吗?错在什么地方?

由于()x f 、()x F 在[]b a ,上都满足拉格朗日中值定理的条件,故存在点()b a ,∈ξ,使得 ()()()()a b f a f b f -=-ξ', ()1 ()()()()a b F a F b F -'=-ξ. ()2 又对任一 (),,()0 x a b F x '∈≠,所以上述两式相除即得 ()()()()()()ξξF f a F b F a f b f ''= --. 答 上述证明方法是错误的.因为对于两个不同的函数()x f 和()x F ,拉格朗日中值定理公式中的ξ未必相同.也就是说在()b a ,内不一定存在同一个ξ,使得()1式和()2式同时成立. 例如,对于()2 x x f =,在[]1,0上使拉格朗日中值定理成立的 21 = ξ;对()3 x x F =, 在[]1,0上使拉格朗日中值定理成立的 33 = ξ,两者不等. 2. 设函数()x f y =在区间[]1,0上存在二阶导数,且 ()()()()x f x x F f f 2 ,010===.试证明在()1,0内至少存在一点ξ,使()0='ξF .还至少存在一点η,使()0F η''= 分析 单纯从所要证明的结果来看,首先应想到用罗尔定理.由题设知, ()()010==F F ,且()x F 在[]1,0上满足罗尔定理的前两个条件,故在()1,0内至少存在一 点ξ,使()0='ξF .至于后一问,首先得求出()x F ',然后再考虑问题. ()()()x f x x xf x F '+='22,且()00='F .这样根据题设,我们只要在[]ξ,0上对函数 ()x F '再应用一次罗尔定理,即可得到所要的结论. 证 由于()y f x =在[]1,0上存在二阶导数,且()()10F F =,()x F 在[]1,0上满足罗尔定理的条件,故在()1,0内至少存在一点ξ,使()0='ξF . 由于 ()()()x f x x xf x F '+='2 2, 且()00='F ,()x F '在[]ξ,0上满足罗尔定理的条件,故在 ()ξ,0内至少存在一点η,使

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