导数构造函数的八种方法(大学导数问题)
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大学导数问题
1、先证f(x)至少有第三个零点
由于f ’(x)在a,b处同号,不防设f ’(x)在a,b处为正
由f ’(a)》0,且f ’(x)连续,则存在a的右邻域,使得在此邻域内,f ’(x)》0,
即在此邻域内,函数单调增,因此存在c》a,使得f(c)》f(a)=0
同理:由f ’(b)》0,且f ’(x)连续,则存在b的左邻域,使得在此邻域内,f ’(x)》0,
即在此邻域内,函数单调增,因此存在d《b,使得f(d)《f(b)=0
因此f(x)在c,d处异号,则存在k∈(a,b),使f(k)=0
因此f(x)有至少三个零点。
2、构造函数g(x)=e^xf(x),该函数在内一阶可导,(a,b)内二阶可导
g(a)=g(k)=g(b)=0
由罗尔定理,存在k1∈(a,k),k2∈(k,b)使得:g’(k1)=g’(k2)=0
再由罗尔定得,存在t∈(k1,k2),使得:g’’(t)=0
g’(x)=e^xf ’(x)+e^xf(x)
g’’(x)=e^xf ’’(x)+2e^xf ’(x)+e^xf(x)
因此得:e^t f ’’(t)+2e^t f ’(t)+e^t f(t)=0
两边消去e^t,即得所证结论:f ’’(t)+2f ’(t)+f(t)=0
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求中值定理证明的几种构造函数的方法 如题
1 原函数法 此法是将结论变形并向罗尔定理的结论靠拢,凑出适当的原函数作为辅助函数,主要思想分为四点1)将要证的结论中的 换成 ;(2)通过恒等变形将结论化为易消除导数符号的形式;(3)用观察法或积分法求出原函数(等式中不含导数符号),并取积分常数为零;(4)移项使等式一边为零,另一边即为所求辅助函数 .例1:证明柯西中值定理.分析:在柯西中值定理的结论 中令 ,得 ,先变形为 再两边同时积分得 ,令 ,有故 为所求辅助函数.例2:若 ,,,…,是使得 的实数.证明方程 在(0,1)内至少有一实根.证:由于 并且这一积分结果与题设条件和要证明的结论有联系,所以设 (取),则 1) 在内至少有 个不同实根.6 待定系数法 在用待定系数法时,一般选取所证等式中含 的部分为 ,再将等式中一个端点的值 换成变量 ,使其成为函数关系,等式两端做差构造辅助函数 ,这样首先可以保证 =0,而由等式关系 =0自然满足,从而保证 满足罗尔定理条件,再应用罗尔定理最终得到待定常数 与 之间的关系.例12:设是 上的正值可微函数,试证存在 ,使 .证明:设 ,令 容易验证 在 上满足罗尔定理条件,由罗尔定理,存在 使 ,解得 ,故 .例13:设函数 在 上连续,在 内可导,则在 内至少存在一点 使 .证明:将所证等式看作 ,设 ,令 ,则 满足罗尔定理条件,由罗尔定理得,存在一点 ,使 ,即 ,若 =0,则 ,结论成立;若 ,则 ,从而有 .例14:设 ,则存在 使 .分析:对于此题设 作函数 .应用罗尔定理可得存在 ,使 ,即 ,从而 ,这样并不能证明原结论,遇到这种情况,说明所作的辅助函数不合适,则需要将所证明的等式变形,重新构造辅助函数.证明:将所证等式变形为 ,设 ,令 ,则 满足罗尔定理条件,用罗尔定理可得存在 ,使 ,即 ,于是 ,故 .总之,证明微分中值命题的技巧在于:一是要仔细观察,适当变换待证式子;二是要认真分析,巧妙构造辅助函数.抓住这两点,即可顺利完成证明.
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