微分中值定理证明(关于微分中值定理的证明题)

一、如何理解三大微分中值定理

微分中值定理(即罗尔定理,拉格朗日定理,柯西定理,泰勒定理)是数学分析上册最重要的内容之一,想要学好中值定理,首先要学习它们的证明方法,需要强调的是拉格朗日中值定理与柯西中值定理均可由罗尔中值定理进行证明,证明的方法为积分法,这是构造辅助函数最基本的一种手段,另外由此也可以看出罗尔中值定理的极端重要性.

1.罗尔中值定理的证明过程如下所示:

注意:罗尔中值定理是微分中值定理的基本,根据之后的积分法可知,拉格朗日中值定理和柯西中值定理是由罗尔中值定理证明的,也就是说,理论上,可以用拉格朗日中值定理或者柯西中值定理的题目,均可以由罗尔中值定理证明。

2.拉格朗日中值定理的证明过程如下所示:

3.柯西中值定理的证明过程如下所示:

经过以上三个微分中值定理的证明过程之后,我们会发现,在拉格朗日中值定理中如果f(a)=f(b),就是罗尔中值定理,在柯西微分中值定理中,如果g(x)=x,那么就成为了拉格朗日中值定理,我们就可以得出他们之间的关系为:拉格朗日中值定理是柯西中值定理的一种特殊情况,同样,罗尔中值定理是拉格朗日中值定理的一种特殊情况。

这三大微分中值定理是研究函数的有力工具,微分中值定理反映了导数的局部性与函数的整体性之间的欢喜,应用十分广泛,我们只有对这三个微分中值定理做到真正的理解,才能在用导数判断函数单调性、凹凸性和求极值、求拐点的方法,描绘函数的图像等等,这些更深层次的问题中灵活运用。

二、微分中值定理四大定理是什么

微分中值定理共有4个,分别是:罗尔中值定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理、泰勒中值定理。这4个中值定理之间既相互联系又互有区别,微分中值定理反映了导数的局部性与函数的整体性之间的关系,应用十分广泛。

微分中值定理应用:

如讨论函数在给定区间内零点的个数,证明函数恒等式或不等式以及证明函数或导函数在某区间存在满足某种特征的点等等。通过学习本章的基本内容和典型题型的解题方法和技巧,力图学会一些论证的方法,如变量替换法和辅助函数法。

这是实现由未知向已知转化中常用的方法。辅助函数的构造技巧性较强,要求读者学习怎样从题目所给条件进行分析推导,逐步导出所需的辅助函数或从所要证明的结论中倒出所要构造的辅助函数。

三、用微分中值定理证明某方程在有且仅有3个不同实根


微分中值定理证明


其实只要简单的利用罗尔中值定理就可证明这个题目。考察函数 f(x)=2^x-x^2-1,可以知道函数在整个数轴上连续可导,那么在以函数的零点为端点的区间上必然满足罗尔中值定理的条件。将函数求导可得导数为零的点满足方程(2^x)*ln2- 2x= 0,实际上不难看出这个方程只有两个不同的解,也就是说函数在数轴上有且只有三个不同的实根,如若不然(2^x)*ln2- 2x= 0的不重合的解必然不可能是两个。

四、关于微分中值定理的证明题*********


微分中值定理证明


第一题:

设f(x)原函数为F(x),则f(x)在[a,b]上的积分=F(b)-F(a)=0

现在只要在(a,b)上找一点x0,使得F(x0)=F(a)即可,这样由XX(貌似是罗尔?)定理,在[a,x0]、[x0,b]上就分别有一点使F(x)导数为零,即f(x)=0

在[a,b]上,xf(x)dx的积分=xdF(x)的积分=xF(x)- [ F(x)dx的积分 ]=(b-a)*F(a)- [F(x)dx的积分]= 0

由XX中值定理(貌似柯西?),存在一个x0属于(a,b),使得F(x)dx的积分等于(b-a)*F(x0)

代入上式可知F(x0)=F(a)就是所求的分割点

第二题

将结论改为f(c)+cf'(c)=0,注意到等号左边是[xf(x)]'形式,即求一点c使得这个点上xf(x)导数为零,由XX定理,等价于在(0,1)上找互异两点x1,x2使x1f(x1)= x2f(x2)

类似上题,剩下的你自己想想吧。我要吃饭去了...回来再改

这类题找合适的原函数的技巧需要总结。

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