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第六章微分学基本定理及其应用6.1中值定理一、罗尔中值定理二、拉格朗日中值定理三、柯西中值定理罗尔(Rolle)定理证:

设则Fermat引理设f(x)在处可导,且在的某邻域内恒有则有Rolle定理定理1(罗尔定理)如果函数满足下列条件:(1)在闭区间[a,b]上连续;(2)在开区间(a,b)内可导;(3)f(a)=f(b)。则在开区间(a,b)内至少存在一点,使得注意:罗尔定理的条件有三个,如果缺少其中任何一个条件,定理将不成立.罗尔定理的几何意义是:如果连续曲线除端点外处处都具有不垂直于

Ox

轴的切线,且两端点处的纵坐标相等,那么其上至少有一条平行于Ox轴的切线(如图所示).oxyab罗尔定理的证明证明因为函数在[a,b]上连续,所以函数在[a,b]上一定有最大值M和最小值m.如果M=m,则则在区间内部的任何点处,都有如果m<M,则在区间内部至少有一点,使得不妨设则所以例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!设拉格朗日中值定理lagrangeTheorem若函数满足:

(2)

在开区间内可导;则在内至少存在一点,使

(1)

在闭区间上连续;xy几何意义:连续曲线y=f(x)的弧AB除端点外处处有不垂直x轴的切线,则弧上至少至少存在一点,使得曲线在点处的切线平行弦AB。证显然F(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,而F(a)=f(a),F(b)=f(a),从而知F(x)满足罗尔定理.至少存在一点x

(a,b),使F(x)=0,即令则说明:2拉格朗日中值定理的有限增量形式1时也成立.3.只知其存在,不知其确切值.但这不影响它的应用.拉格朗日定理的推论推论1

如果函数在区间(a,b)内任意间(a,b)内是一个常数。一点的导数都等于零,则函数在区推论2

如果函数和在区间(a,b)内可导,且有,则有与在区间(a,b)内仅相差一个常数,即为常数)例2证例5

当x>0时,试证不等式分析取f(t)=ln(1+t),a=0,b=x.则f(t)=ln(1+t)在区间[0,x]上满足拉格朗日中值定理,因此必有一点使得.柯西(Cauchy)中值定理证:

作辅助函数且使即由罗尔定理知,至少存在一点在柯西中值定理中,若取g(x)=x,则得到拉格朗日中值定理.

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