1. 理解罗尔(Rolle)中值定理、拉格朗日(Lagrange)中值定理及它们的几何意义,理解柯西(Cauchy)中值定理、泰勒(Taylor)中值定理。会用罗尔中值定理证明 方程根的存在性。会用拉格朗日中值定理证明一些简单的不等式。

最值定理

闭区间上的连续函数必有最大值和最小值。

即f(x)在[a,b]连续
其中,m为f(x)的最小值,M为f(x)的最大值

反例:

y=\frac{1}{x}

开区间在(0,1)连续,且有最小值1,无最大值(最大值为)。
闭区间[0,1]不连续(因为x=0在f(x)无定义),只有最小值1,无最大值。


若f(x)在(a,b)连续,且

限制两个端点趋向于有界值。

零点定理

设f(x)在[a,b]连续,且
则:至少存在一点,使得

步骤:

  1. 构造函数
  2. 验证
  3. 由零点定理可知,
  4. 即,抄题

证明根存在问题

证明:方程在区间(0,1)内至少有一个根。


证明至少有一个正根,且它不超过a+b,其中。
翻译:证明在区间内至少有一个根。

进行分类讨论:
当
所以 a+b 是此方程的根。

当


设f(x)在[a,b]连续,且证明至少存在一点使得
整理得:


方程至少有一个根的区间为
A.
B.
C.
D.

方程的根即为的零点
令

跟定积分结合

设f(x)在[a,b]连续且无零点,又有,证明在(a,b)内恰有一个零点。
恰有一个零点

  1. 证明有零点(零点定理)
  2. F(x)为单调函数(不管单调增还是减)

开始做题

与导数结合

求方程根的个数

介值定理

f(x)在[a,b]连续,,对于f(a)与f(b)之间任一个数C,至少存在一点,使得

已知f(x)在[a,b]连续,,证明:至少存在一点使得

通过题干可知为一个常数C。


f(x)在[0,2]上连续,且,证明


若f(x)在[a,b]上连续,,则在内至少有一点,使得


若f(x)在[a,b]上连续,证明至少存在一点使
模板:
第一步:

第二步:

最后:

费马引理

f(x)在内有定义(即函数在点以及的某个领域都是有定义的),且在处可导,如果,则

left=0; right=10
top=30; bottom=0;
[[grids|grid]]=true;
---
y=-(x-5)^2+25
x=5|dashed|y<25
y=25|dashed|blue
(5, 25)|point|label:x_0|black

即若在可导点处取极值,则

证明(了解)

罗尔定理

设函数f(x)满足:

  1. 在[a,b]上连续
  2. 在(a,b)内可导
  3. f(a)=f(b)
    那么至少存在一点,使得
    注意是开区间内存在


罗尔定理的证明对象是:
即:题干要求我们去证明某函数的一阶导等于0且有解

  1. 通过待证明的结论,构造出原函数 → 即辅助函数 F(x)
  2. 证明 F(x)存在两端值相等 F(a)=F(b)

如何构造函数总结

公式法:

积分法:
直接对待证结论中的函数积分得F(x)


题目

直接套公式

已知在[1,2]上连续,在(1,2)处可导,f(1)=3,f(2)=3,证明:至少存在一点使

微分方程公式法

设f(x)、g(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且f(a)=f(b)=0,证明:存在使

设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且f(a)=f(b)=0。证明:存在使得

f(x)在[0,1]连续,在(0,1)内可导,且f(1)=0,证明:使得

开始做题


f(x)在[0,1]连续可导,f(0)=0,证明(0,1)内至少有一点使得

导数乘法

f(x)在[0,1]连续,在(0,1)内可导,且f(1)=0,证明:使得

设f(x)、g(x)在[a,b]上连续,(a,b)上可导,证明:至少存在一点使


设0<a<b,函数f(x)在[a,b]上连续,(a,b)上可导,且f(a)=b, f(b)=a,证明,使得


设函数f(x)在[a,b]上连续,(a,b)上可导,证明:,使


硬凑
设函数f(x)在[a,b]上连续,(a,b)上可导,f(a)=f(b)=0,证明:对任意实数,,使得

直接积分

已知在[1,2]上连续,在(1,2)处可导,f(1)=2,f(2)=3,证明至少存在一点,使。

模板:


设f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)可导,且f(0)=0,f(1)=1,证明:存在一点,使

有导数,优先用罗尔

现在可以证明


若f(x)在[1,e]连续,(1,e)可导,且f(1)=0,f(e)=1,证明:,使:

端点值不好判断

设f(x)在[0,1]连续,(0,1)可导,且f(0)=f(1)=0,,证明:使


设f(x)在[1,3]连续,(1,3)可导,且f(1)=-1,f(2)=3,f(3)=0,证明:使

拉格朗日(Lagrange)中值定理

设函数f(x)满足:

  1. 在[a,b]上连续
  2. 在(a,b)内可导,则至少存在一点,使得,或写为

函数f(x)=x(x-1)在[1,4]上满足拉格朗日中值定理的


证明不等式

找到函数差

双边不等式

对于任意,证明成立

上面的式子忘了再复习:
2. 在(a,b)内可导,则至少存在一点,使得,或写为


当0<a<b时,证明:

移项得


证明:当时,

用另一个不等式

套公式


拉不出来

构造函数做:


已知a>b>0,证明:

这道题也可以构造函数做

单边含绝对值的不等式

对于任意,证明:

思考: 为函数差,再构造变量差

当,显然:

不妨设
因为在单调递增

构造函数

设f(x)在上连续,(a,b)可导,证明:至少存在一点使得


求极限

求极限

设则

所以,由拉氏定理

随着,由夹逼定理可知也趋于0



分母先用等价

第一种解法,提因子,先提后者

第二种解法,洛必达

第三种解法,拉格朗日

证明题

已知f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,f(0)=0,f(1)=1

  1. 证明:存在一点使
  2. 存在不同两点使

柯西中值定理

真题