微分中值定理解题方法.ppt

第三章,中值定理,应用,研究函数性质及曲线性态,利用导数解决实际问题,罗尔中值定理,拉格朗日中值定理,柯西中值定理,泰勒公式(第三节),微分中值定理,与导数的应用,一、罗尔(Rolle)定理,第一节,二、拉格朗日(Lagrange)中值定理,三、柯西(Cauchy)中值定理,中值定理,第三章,费马(fermat)引理,一、罗尔(Rolle)定理,且,存在,证:设,则,费马,证毕,罗尔（Rolle）定理,满足:,(1)在区间a,b上连续,(2)在区间(a,b)内可导,(3)f(a)=f(b),使,证:,故在a,b上取得最大值,M和最小值m.,若M=m,则,因此,若Mm,则M和m中至少有一个与端点值不等,不妨设,则至少存在一点,使,注意:,1)定理条件条件不全具备,结论不一定,成立.,则由费马引理得,例如,例1.证明方程,有且仅有一个小于1的,正实根.,证:1)存在性.,则,在0,1连续,且,由介值定理知存在,使,即方程有小于1的正根,2)唯一性.,假设另有,为端点的区间满足罗尔定理条件,至少存在一点,但,矛盾,故假设不真!,设,二、拉格朗日中值定理,(1)在区间a,b上连续,满足:,(2)在区间(a,b)内可导,至少存在一点,使,思路:利用逆向思维找出一个满足罗尔定理条件的函数,作辅助函数,显然,在a,b上连续,在(a,b)内可导,且,证:,问题转化为证,由罗尔定理知至少存在一点,即定理结论成立.,拉氏,证毕,拉格朗日中值定理的有限增量形式:,推论:若函数,在区间I上满足,则,在I上必为常数.,证:在I上任取两点,格朗日中值公式,得,由的任意性知,在I上为常数.,令,则,例2.证明等式,证:设,由推论可知,(常数),令x=0,得,又,故所证等式在定义域上成立.,自证:,经验:,欲证,时,只需证在I上,例3.证明不等式,证:设,中值定理条件,即,因为,故,因此应有,三、柯西(Cauchy)中值定理,分析:,及,(1)在闭区间a,b上连续,(2)在开区间(a,b)内可导,(3)在开区间(a,b)内,至少存在一点,使,满足:,问题转化为证,柯西,构造辅助函数,证:作辅助函数,且,使,即,由罗尔定理知,至少存在一点,柯西定理的几何意义:,注意:,弦的斜率,切线斜率,例4.设,至少存在一点,使,证:问题转化为证,设,则,在0,1上满足柯西中值,定理条件,因此在(0,1)内至少存在一点,使,即,证明,例5.试证至少存在一点,使,证:,法1用柯西中值定理.,则f(x),F(x)在1,e上满足柯西中值定理条件,令,因此,即,分析:,例5.试证至少存在一点,使,法2令,则f(x)在1,e上满足罗尔中值定理条件,使,因此存在,微分中值定理及其相互关系,罗尔定理,柯西中值定理,微分中值定理的主要应用,(1)研究函数或导数的性态,(2)证明恒等式或不等式,(3)证明有关中值问题的结论,3.有关中值问题的解题方法,利用逆向思维,设辅助函数.,一般解题方法:,证明含一个中值的等式或根的存在,(2)若结论中涉及含中值的两个不同函数,(3)若结论中含两个或两个以上的中值,可用原函数法找辅助函数.,多用罗尔定理,可考虑用柯,西中值定理.,必须多次应用,中值定理.,(4)若结论为不等式,要注意适当放大或缩小的技巧.,内容小结,1.微分中值定理的条件、结论及关系,罗尔定理,拉格朗日中值定理,柯西中值定理,2.微分中值定理的应用,(1)证明恒等式,(2)证明不等式,(3)证明有关中值问题的结论,关键:利用逆向思维设辅助函数,费马引理,作业,P1347,8,10,12,14,*15,提示:,题*15.,题14.考虑,第二节,费马(16011665),费马,法国数学家,他是一位律师,数学,只是他的业余爱好.,他兴趣广泛,博,览群书并善于思考,在数学上有许多,重大贡献.,他特别爱好数论,他提出,的费马大定理:,历经358年,直到1993年才由美国普林斯顿大学的安德,鲁.怀尔斯教授经过十年的潜心研究才得到解决.,引理是后人从他研究解决最值的方法中提炼出来的.,拉格朗日(17361813),法国数学家.,他在方程论,解析函数论,及数论方面都作出了重要的贡献,近百,余年来,数学中的许多成就都可直接或,间接地追溯到他的工作,他是对分析数学,产生全面影响的数学家之一.,柯西(17891857),法国数学家,他对数学的贡献主要集中,在微积分学,柯,西全集共有27卷.,其中最重要的是为巴黎综合学校,编写的分析教程,无穷小分析概论,微积分,在几何上的应用等,有思想有创建,广泛而深远.,对数学的影响,他是经典分析的奠基人之一,他为微积,分所奠定的基础推动了分析数学的发展.,复变函数和微分方程方面.,一生发表论文800余篇,著书7本,思考与练习,1.填空题,1)函数,在区间1,2上满足拉格朗日定理,条件,则中值,2)设,有,个根,它们分别在区间,上.,方程,2.设,且在,内可导,证明至少存,在一点,使,提示:,由结论可知,只需证,即,验证,在,上满足罗尔定理条件.,设,3.若,可导,试证在其两个零点间一定有,的零点.,提示:设,欲证:,使,只要证,亦即,作辅助函数,验证,在,上满足,罗尔定理条件.,求证存在,使,4.设,可导，且,在,连续，,证:设辅助函数,因此至少存在,显然,在上满足罗尔定理条件,即,使得,5.设,在,内可导,且,证明至少存在一点,使,上连续,在,证:问题转化为证,设辅助函数,显然,在0,1上满足罗尔定理条件,故至,使,即有,少存在一点,设,证明对任意,有,证：,7.,不妨设,例8.证明,在,上单调增加.,证:,令,在x,x+1上利用拉氏中值定