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达布中值定理(数学分析|第六章 微分中值定理及其应用–拉格朗日中值定理、导数极限定理、达布定理应用与拓展)

达布中值定理
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摘要: 本文介绍了拉格朗日定理、导数极限定理、达布定理(导函数介值定理)的证明与应用,其中解决了有关函数图像和线性图像的关系,拉格朗日和介值定理结合等若干考研真题,笔者相信通过本文的讲解会进一步加深大家对此三个定理的理解。
拉格朗日中值定理若函数满足如下条件:
在闭区间上连续;
在开区间上可导,
上至少存在一点,使得

分析:
第六章 微分中值定理及其应用–待定系数法和罗尔定理结合解决一大类证明存在性考研真题总结

构造函数

则可得,利用罗尔定理可得。
当然了也可以利用华师课本123页给出的证明,证明思路即是先构造相应的原函数,但是这里部分同学可能会有疑问,课本构造的函数怎么和我构造的不同呢?哈哈,其实这一点也不重要,下面我们来解释一下原因!

此时构造相应的原函数为

在这里是常数
时,即

此时满足

利用罗尔定理即可得
而课本构造的函数是

进一步转化即为

此时我们会发现

通过上述分析,不管取什么值,都不会影响最后的证明!
呢?
,会发现右边的

即为过点和点的直线表达式,这样构造可以使得

通过图1也是可以看出来的!
图1拉格朗日中值定理的再研究1.通过图1我们会发现,此时满足条件的

有两个,即为

此时进一步利用罗尔定理可得,存在,使得

2.通过图1我们也可以进一步发现,不仅存在点,使得

而且也存在点和,使得
frac{f(b)-f(a)}{b-a}
” data-formula-type=”block-equation” style=”text-align: center; overflow: auto;”>

即引出了两道考研真题。

在闭区间上连续,在上内二阶可导,且过两点的直线与有一个交点,试证明:存在一点

使得证明:

则可得

又因为过两点的直线与有一个交点,不妨设为,则可得

综上可得

则利用罗尔定理可得,存在

使得

继续利用罗尔定理可得,存在

使得又

则可得

推出即证。

设在上有2001阶导数,且过两点的直线与有2000交点,试证明:存在一点

使得分析:

在闭区间上连续,在内可导,证明:如果不是线性函数,则存在

使得frac{f(b)-f(a)}{b-a}
” data-formula-type=”block-equation” style=”text-align: center; overflow: auto;”>

证明:

则可得

由于不是线性函数,所以则必存在

使得

不妨设
0
” data-formula-type=”block-equation” style=”text-align: center; overflow: auto;”> 在 与 满足拉格朗日中值定理,则分别存在

使得0
” data-formula-type=”block-equation” style=”text-align: center; overflow: auto;”>

又因为

即得证。
总结:
导数极限定理设函数在点的某邻域上连续,在内可导,且极限

存在,则在点可导,且

分析:

连续函数介值定理和导函数 介值定理连续函数的介值定理
在闭区间上连续,且

若为介于与之间的任何实数
mu > f(b))
” data-formula-type=”block-equation” style=”text-align: center; overflow: auto;”>则至少存在一点

使得

连续函数的介值定理在考研真题中可以有如下直接应用。
应用1:设在上连续,

另有一组正数,

满足

证明:存在一点 使得

大家注意哦,在考研大题中应用的时候不需要再写详细步骤,直接说由连续函数的介值定理即可。

导函数的介值定理
若函数在上可导,且

为介于之间任一实数,则至少存在一点

使得

分析:
第五章 导数和微分–导数定义相关性质问题总结–导数定义相关性质总结性质3里有讲。
应用2:
在上可导,

另有一组正数,

满足

证明:存在一点 使得

此应用在考研大题中可以直接应用,无需再证明,只需要写上由导函数的介值定理即可。
拉格朗日中值定理和介值定理结合证明存在性问题总结【例4】. (2007西南大学、2004天津大学、2009广西大学、北京工业大学、中国科技大学)
在闭区间上可导,且,证明:对任意一组正数

在内存在不相同的点

满足

分析:
证明:

则可得

则只需要证明

因为,则由连续函数的介值定理可得,存在

使得

又因为

在闭区间上由连续函数的介值定理可得,存在

使得

如此下去可得个点为

在区间上利用拉格朗日中值定理可得,存在

使得

此时可得

则可得


【例5】. (2014华中师范大学、2012西安电子科技大学、2007北京科技大学、2002首都师范大)
在闭区间上可导,且,证明:对任意正数,在内存在不相同的两点,满足

分析:
【例6】.
在闭区间上可导,

求证:存在

使得

证明:

则可得
0, sum_{k=1}^{n} lambda_{k}=1
” data-formula-type=”block-equation” style=”text-align: center; overflow: auto;”>由中值定理,存在

使得

将此项累加可得

于是可得

由导函数介值定理可得,存在

使得

从而有

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