證明中值定理

2022-02-13 05:22:44 字數 959 閱讀 4608

1利用羅爾定理證明柯西中值定理

利用羅爾定理來證明柯西中值定理的關鍵是如何構造乙個輔助函式,並且使其滿足羅爾定理的條件.現在我們先來看一下羅爾定理的內容及證明過程.

羅爾定理設函式在閉區間上連續,在開區間內可導,而且在區間的兩個端點處函式的值相等,即,那麼在開區間上至少存在一點,使得函式在這點的導數為零,即.

證明因為在上連續,所以肯定存在最大值與最小值,分別將它們用與表示.現在分兩種情況來討論:

(1) 如果成立,那麼函式在一定為常數,則對於一切的都有.

(2) 如果,那麼不妨假設,又因為,所以最大值與最小值至少有乙個在內的某一點處取得,從而可知是的極值點.根據條件可知在開區間內可導, 在點處可導,所以由費馬定理可推知.的情況可以用類似的方法證明.

羅爾定理的幾何意義在每一點都可導的一段連續曲線上,如果曲線的兩端高度相等,則該曲線至少存在一條水平切線.

下面證明柯西中值定理:

證明首先作乙個輔助函式

.這個函式在閉區間上顯然是連續的,而且在開區間上有導數,此外,,因此,根據羅爾定理可以找到這樣的點,使得,即

.又因為,因此,可把上式寫成,即得所證.

2 利用復合函式證明柯西中值定理

在柯西中值定理中,我們可以考慮將看成自變數,將看成自變數的函式,則將看成中間變數為,自變數為的復合函式.

達布定理在內連續且可導,

(1) 有點,,則有點,使得.

(2) 設,,則對介於與之間的數有

點介於和之間,且.

命題設函式在開區間內可導,,,

則在內嚴格單調增加(減少).

證明根據題設可知,對於任意的,存在且有.根據達布定理知,在開區間內保號,令,那麼就是閉區間上的單調連續函式.

於是存在單調且連續的反函式,.

根據在閉區間上的連續性可知,在閉區間上存在連續的復合函式.則由引數方程的求導公式可得

所以在即內存在.從而在閉區間上滿足拉格朗日中值定理的條件,所以至少存在一點,使,得,.

中值定理的證明

第四講中值定理的證明技巧 一 考試要求 1 理解閉區間上連續函式的性質 最大值 最小值定理,有界性定理,介值定理 並會應用這些性質。2 理解並會用羅爾定理 拉格朗日中值定理 泰勒定理,了解並會用柯西中值定理。掌握這四個定理的簡單應用 經濟 3 了解定積分中值定理。二 內容提要 1 介值定理 根的存在...

中值定理的證明題

第五講中值定理的證明技巧 一 考試要求 1 理解閉區間上連續函式的性質 最大值 最小值定理,有界性定理,介值定理 並會應用這些性質。2 理解並會用羅爾定理 拉格朗日中值定理 泰勒定理 了解並會用柯西中值定理。掌握這三個定理的簡單應用 經濟 3 了解定積分中值定理。二 內容提要 1 介值定理 根的存在...

高數微分中值定理證明

1.若在上連續,在上可導,證明 使得 證 建構函式,則在上連續,在內可導,且,由羅爾中值定理知 使 即 而,故。2.設,證明 使得。證 將上等式變形得 作輔助函式,則在上連續,在內可導,由拉格朗日定理得 即 即 3.設在內有二階導數,且,有證明 在內至少存在一點,使得 證 顯然在上連續,在內可導,又...