diff --git a/编写小组/讲义/微分中值定理(解析版).md b/编写小组/讲义/微分中值定理(解析版).md index 1bca532..2290d49 100644 --- a/编写小组/讲义/微分中值定理(解析版).md +++ b/编写小组/讲义/微分中值定理(解析版).md @@ -390,7 +390,7 @@ $$f(0) = 0, \, f(1) = 1, \, f\left(\frac{1}{2}\right) > \frac{1}{4}$$证明: 直接对$f(x)$用中值定理吗?不是,这样子我们得不出任何的结论。或许我们应该构造一个新的函数,让我们更容易研究一些。观察要证的式子,由于我们完全不知道导数的性质,所以考虑函数$g(x)=f(x)-x^2$,有$g'(x)=f'(x)-2x,g''(x)=f''(x)-2$,且$g(0)=0,g(1)=0,g(\frac{1}{2})>0$.看到这些$0$就舒服很多了。注意这里应该是多次运用中值定理中的第2种情况,因为题目很明显给了我们分割区间的一个点:$\large{\frac{1}{2}}$. **解**: -(1) 考虑函数 $g(x)=f(x)-x^2$,则 $g(0)=0$,$g(1)=0$,$g(1/2)=f(1/2)-1/4>0$。在$[0,\frac{1}{2}],[\frac{1}{2},1]$上分别用拉格朗日中值定理得,$\exists\eta_1\in(0,\frac{1}{2}),\eta_2\in(\frac{1}{2},1)$,使得$$g'(\eta_1)=\frac{g(1/2)-g(0)}{1/2}>0,g'(\eta_2)=\frac{g(1)-g(1/2)}{1/2}<0$$对$g'(x)$在区间$[\eta_1,\eta_2]$上用拉格朗日中值定理得,$\exists\xi\in(\eta_1,\eta_2)$,使得$$g''(\xi)=\frac{g'(\eta_2)-g'(\eta_1)}{\eta_2-\eta_1}<0,$$即$$f''(\xi)<2.$$ +(1) 考虑函数 $g(x)=f(x)-x^2$,则 $g(0)=0$,$g(1)=0$,$g(1/2)=f(1/2)-1/4>0$。在$\displaystyle[0,\frac{1}{2}],[\frac{1}{2},1]$上分别用拉格朗日中值定理得,$\displaystyle\exists\eta_1\in(0,\frac{1}{2}),\eta_2\in(\frac{1}{2},1)$,使得$$g'(\eta_1)=\frac{g(1/2)-g(0)}{1/2}>0,g'(\eta_2)=\frac{g(1)-g(1/2)}{1/2}<0$$对$g'(x)$在区间$[\eta_1,\eta_2]$上用拉格朗日中值定理得,$\exists\xi\in(\eta_1,\eta_2)$,使得$$g''(\xi)=\frac{g'(\eta_2)-g'(\eta_1)}{\eta_2-\eta_1}<0,$$即$$f''(\xi)<2.$$ (2) 用反证法。假设存在 $x_0 \in (0,1)$ 使 $f(x_0) \leq x_0^2$,故$g(x_0)\le0$。由$g(0)=0,g(1)=0,g(1/2)>0,\exists\alpha\in(0,1),g(\alpha)=0$.故由罗尔中值定理,$$\exists\beta_1\in(0,\alpha),\beta_2\in(\alpha,1),g'(\beta_1)=g'(\beta_2)=0,$$从而$$\exists\beta\in(\beta_1,\beta_2),g''(\beta)=0$$这与$f''(x)\neq2$,即$g''(x)\neq0$矛盾,故结论成立。 **题后总结:**