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王轲楠 3 months ago
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commit 19c92df270

@ -141,7 +141,7 @@ $$f(0) = 0, \, f(1) = 1, \, f\left(\frac{1}{2}\right) > \frac{1}{4}$$证明:
(2)若对一切 $x \in (0, 1)$,有 $f''(x) \neq 2$,则当 $x \in (0, 1)$ 时,恒有 $f(x) > x^2$。
**解析**
(1) 考虑函数 $g(x)=f(x)-x^2$,则 $g(0)=0$$g(1)=0$$g(1/2)=f(1/2)-1/4>0$。由极值点的费马定理,$g(x)$ 在 $(0,1)$ 内存在极大值点 $\eta$,且 $g'(\eta)=0$$g''(\eta) \leq 0$。即 $f'(\eta)=2\eta$$f''(\eta) \leq 2$。若 $f''(\eta) < 2$,则取 $\xi=\eta$ 即可;若 $f''(\eta)=2$,则考虑在 $\eta$ 两侧应用拉格朗日中值定理,可找到另一个点 $\xi$ 使得 $f''(\xi)<2$。
(1) 考虑函数 $g(x)=f(x)-x^2$,则 $g(0)=0$$g(1)=0$$g(1/2)=f(1/2)-1/4>0$。由极值点的费马定理及罗尔定理$g(x)$ 在 $(0,1)$ 内存在极大值点 $\eta$,且 $g'(\eta)=0$$g''(\eta) \leq 0$。即 $f'(\eta)=2\eta$$f''(\eta) \leq 2$。若 $f''(\eta) < 2$,则取 $\xi=\eta$ 即可;若 $f''(\eta)=2$,则考虑在 $\eta$ 两侧应用拉格朗日中值定理,可找到另一个点 $\xi$ 使得 $f''(\xi)<2$。
(2) 用反证法。假设存在 $x_0 \in (0,1)$ 使 $f(x_0) \leq x_0^2$,结合 $f(0)=0$$f(1)=1$ 和 $f(1/2)>1/4$,利用连续性及中值定理可推出存在 $\xi$ 使 $f''(\xi)=2$,矛盾。
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