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王轲楠 3 months ago
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commit eb29a1c618

@ -112,8 +112,8 @@ $$
$$
F(x) = \text{e}^{-x^2} f(x)
$$
则 $F(0) = 0$$F(1) = \text{e}^{-1}$。
需进一步寻找另一个点 $c$ 使 $F(c)=0$,才可应用罗尔定理。通常需结合题目其他条件(如积分中值定理、零点定理等)找出该点。
则 $F(0) = 0$$F(1) = 0$。
于是由罗尔定理,存在$\xi\in(0,1)$$F'(\xi)=0\Rightarrow f'(\xi)=2f(\xi)$.
---
@ -157,7 +157,7 @@ $$
## **罗尔定理**
### **原理**
若函数 f(x) 满足以下三个条件:
若函数 $f(x)$ 满足以下三个条件:
在闭区间 $[a,b]$ 上连续;
在开区间 $(a,b)$ 内可导;
区间端点函数值相等,即 $f(a)=f(b)$
@ -201,17 +201,6 @@ $$f(a) = f(b) = 0\quad f'_+(a)f'_-(b) > 0$$
由导数极限定理及 $f'_+(a)f'_-(b) > 0$,知在 $a$ 右侧和 $b$ 左侧,$f(x)$ 的符号相同,不妨设 $f'_+(a)>0$$f'_-(b)>0$,则在 $a$ 右侧附近 $f(x)>0$,在 $b$ 左侧附近 $f(x)>0$。
由于 $f(a)=f(b)=0$,由极值点的费马定理,$f(x)$ 在 $(a,b)$ 内至少有一个极大值点,该点处导数为零。又因为 $f(x)$ 在 $[a,b]$ 上连续,在 $(a,b)$ 内可导,且 $f(a)=f(b)$,由罗尔定理至少存在一点 $c \in (a,b)$ 使 $f'(c)=0$。结合极大值点处的导数零点,可知至少有两个导数为零的点。
>[!example] 例3
设 $f(x)$ 在 $[0, 1]$ 上具有二阶导数,且满足
$$f(0) = 0, \, f(1) = 1, \, f\left(\frac{1}{2}\right) > \frac{1}{4}$$证明:
(1)至少存在一点 $\xi \in (0, 1)$,使得 $f''(\xi) < 2$
(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。
## **拉格朗日中值定理**
### **原理**
若函数 f(x) 满足两个条件:

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