怎样在微分中值定理中构造辅助函数成了解这类题的主要关键,下面
介绍怎样构造的方法,还有附带几个经典例题,希望对广大高数考生
有所帮助。
先看这一题,已知f(x)连续,且f(a)=f(b)=0,求证在(a,b)中存在
ε使f’(ε)=f(ε)
证明过程: f’(ε)=f(ε), 所以f’(x)=f(x), 让f(x)=y,
所以 ydxdy,即dxdyy1,所以对两边简单积分,即dxdyy11,所以
解出来(真的是不定积分的话后面还要加个常数C,但这只是我的经
验方法,所以不加)就是xyln,也就是xey,这里就到了最关键
的一步,要使等式一边为1!,所以把xe除下来,就是1xey,所以左
边就是构造函数,也就是xey,而y就是f(x),所以构造函数就是
xexf
)(
,你用罗尔定理带进去看是不是。再给大家举几个例子。
二、已知f(x)连续,且f(a)=f(b)=0,求证:
在(a,b)中存在ε使f’(ε)+2εf(ε)=0
证:一样的,xydxdy2,把x,y移到两边,就是xdxdyy21,所以积
分出来就是2lnxy,注意y一定要单独出来,不能带ln,所以就是
y
2
xe
,移出1就是,12xye所以构造函数就是2)(xexf,再用罗尔定理
就出来了。
三、已知f(x)连续,且f(a)=f(-a),求证在(-a,a)中存在ε使f’(ε) ε
+2f(ε)=0.
证:02yxdxdy,移项就是dxxdyy121,所以xyln2ln,所以就是
2
1
x
y
,移项就是12xy,所以构造的函数就是2)(xxf,再用罗尔定
理就可以了。
注:这种方法不是万能的,
结合下面例题尝试做下。
微分中值定理的证明题
1. 若()fx在[,]ab上连续,在(,)ab上可导,()()0fafb,证明:
R
,(,)ab使得:()()0ff。
证:构造函数()()xFxfxe,则()Fx在[,]ab上连续,在(,)ab内可导,
且()()0FaFb,由罗尔中值定理知:,)ab(,使()0F
即:[()()]0ffe,而0e,故()()0ff。
经典题型二:
思路分析:
实战分析:
设,0ab,证明:(,)ab,使得(1)()baaebeeab。
证:将上等式变形得:1111111111(1)()baeeebaba
作辅助函数1()xfxxe,则()fx在11[,]ba上连续,在11(,)ba内可导,
由拉格朗日定理得:
11
()()1()11ffbafba
1
11
(,)ba
,
即 11111(1)11baeebaeba 111(,)ba ,
即:ae(1)(,)bebeeab (,)ab。
经典题型三
设()fx在(0,1)内有二阶导数,且(1)0f,有2()()Fxxfx证明:在(0,1) 内
至少存在一点,使得:()0F。
证:显然()Fx在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,又(0)(1)0FF,故由罗尔
定理知:0(0,1)x,使得0()0Fx
又2()2()()Fxxfxxfx,故(0)0F, 于是()Fx在0[0]x,上满足罗尔
定理条件,故存在0(0,)x, 使得:()0F,而0(0,)x(0,1),即证