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罗尔定理内容及证明

罗尔定理内容及证明
罗尔定理(RolleTheorem)是求解单变量函数微分方程的一个基本定理,它最初是由法国数学家特朗罗尔在1691年提出来的。

罗尔
定理它说明了在满足某些特定条件的情况下,某一个函数的一阶导数存在且满足某一条件,它是实变函数微分方程的理论和应用的一个基础性定理。

一、罗尔定理的内容
罗尔定理是指,设在[a,b]上已知f(a) = f(b),且f(x)在区间[a,b]上连续可导,则存在某个c∈(a,b),使得f(c)= 0。

它概括地说明了,在函数f(x)在区间[a,b]上有f(a)=f(b),并
且f(x)在区间[a,b]上连续可导的情况下,那么函数f一定存在极值点,也就是一阶导数f(x)在某一点存在且为零,也就是f(c)=0。

二、罗尔定理的证明
设f(x)在区间[a,b]上连续可导,f(a)=f(b)(设f(a)≠f(b),
不妨设f(a)>f(b)),证明f(c)=0。

我们假定c∈(a,b),如果f(a)>f(b),那么说明f在[a,b]上是连续的凸函数,其一阶导数f(x)也是连续的,存在一点c∈(a,b),使得f(c)=0。

由此,根据函数微分的定义,可知
$$f(c)=lim_{xrightarrow
c}frac{f(x)-f(c)}{x-c}=frac{f(b)-f(c)}{b-c}+
frac{f(c)-f(a)}{c-a}=frac{f(b)-f(a)}{b-c} +
frac{f(a)-f(a)}{c-a}=frac{f(b)-f(a)}{b-a}$$
由于f(a)=f(b),以f(c)=0,即c为f(x)的极值点。

综上所述,罗尔定理说明了在满足某些特定条件的情况下,一个函数f一定存在一个极值点,其一阶导数f(x)在某一点存在且为零,由此可以应用在解决实变函数微分方程的应用中,成为实变函数微分方程的理论和应用的一个基础性定理。

详细的推导过程在本文中已经完全说明,罗尔定理在实际中不断发挥着重要作用。

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