微分中值定理是微分學應用的理論基礎。是研究函數的有力工具,其中最重要的內容是拉格朗日定理,可以說其他中值定理都是拉格朗日中值定理的特殊情況或推廣。能熟練的應用中值定理確實是一件不易的事,尤其是輔助函數的引入,更是變化多樣。下文給出微分中值定理在一些證明題中的巧用。
一、微分中值定理的主要應用
1. 證明等式;2. 證明恒等式;3. 證明不等式; 4. 討論方程實根(或函數零點)的存在性。
二、掌握微分中值定理應用方法的關鍵
——在分析解題思路時,必須緊緊抓住 “定理”、“函數”、“區間”三要素
“定理” ——適用定理的選擇
“函數” ——輔助函數的構造
“區間” ——討論區間的確定。
三、運用中值定理證明關于兩個中間點等式的方法
方法一:構造輔助函數,在兩個不同區間上運用拉格朗日定理或柯西定理,再將定理結論作某種運算。
方法二:構造兩個輔助函數,在同一個區間上運用拉格朗日定理或柯西定理,再將定理結論作某種運算。
方法三:構造兩個輔助函數,在兩個不同區間上運用拉格朗日定理或柯西定理,再將定理結論作某種運算。
微分中值定理證明試題范例
設函數f(x)在區間[0,1]上連續,在(0,1)內可導,且f(0)=f(1)=0,f(1/2)=1.試證: (1)存在η∈(1/2,1),使f(η)=η; (2)對任意實數λ,必存在ξ∈(0,η),使得f'(ξ)-λ[f(ξ)-ξ]1 第二問最后少打了等號,應該是f'(ξ)-λ[f(ξ)-ξ]=1
(1)證明:由介值定理知,至少存在一點ζ∈(0, 1/2), 使f(ξ)=1/2再由介值定理知,至少存在一點η∈(ζ,1),即存在η∈(1/2,1),使f(η)=η
(2) 證明:構造函數F(x)=e^(-λx)[f(x)-x]則F(x)在區間[0,1]上連續,在(0,1)內可導F(η)=0, F(0)=0∴由羅爾定理知,必存在ξ∈(0,η), 使F'(ξ)=0即-λe^(-λξ)[f(ξ)-ξ]+e^(-λξ)[f'(ξ)-1]=0∴f'(ξ)-λ[f(ξ)-ξ]=1

