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考研数学中值定理证明该怎么学

发表时间:2024-07-15 01:42:46 来源:网友投稿

中值定理是反映函数与导数之间联系的重要定理,也是微积分学的理论基础,在许多方面它都有重要的作用,下面分享考研数学中值定理证明思路,希望可以帮助大家。

一、具体考点分析

首先我们必须弄清楚这块证明需要的理论基础是什么,相当于我们的工具,那需要哪些工具呢?

第一:闭区间连续函数的性质。

最值定理:闭区间连续函数的必有最大值和最小值。

推论:有界性(闭区间连续函数必有界)。

介值定理:闭区间连续函数在最大值和最小值之间中任意一个数,都可以在区间上找到一点,使得这一点的函数值与之相对应。

零点定理:闭区间连续函数,区间端点函数值符号相异,则区间内必有一点函数值为零。

第二:微分中值定理(一个引理,三个定理)

费马引理:函数f(x)在点ξ的某邻域U(ξ)内有定义,并且在ξ处可导,如果对于任意的xU(ξ),都有f(x)≤f(ξ)(或f(x)≥f(ξ)),那么f'(ξ)=0。

罗尔定理:如果函数f(x)满足:

(1)在闭区间[a,b]上连续;

(2)在开区间(a,b)内可导;

在区间端点处的函数值相等,即f(a)=f(b

那么在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ,使得f?(ξ)=0.

几何上罗尔定理的条件表示,曲线弧(方程为)是一条连续的曲线弧,除端点外处处有不垂直于x轴的切线,且两端点的纵坐标相等。而定理结论表明:

弧上至少有一点,曲线在该点切线是水平的。

拉格朗日中值定理:如果函数f(x)满足:

(1)在闭区间[a,b]上连续;

(2)在开区间(a,b)内可导;

在区间端点处的函数值相等,即f(a)=f(b),

那么在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ

加强版:如果函数f(x)在积分区间[a,b]上连续,则在(a,b)上至少存在一个点ξ,使下式成立

第四:变限积分求导定理:如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则积分变上限函数在[a,b]上具有导数,并且导数为:

第五:牛顿--莱布尼茨公式:如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,并且存在原函数F(x),则

以上定理要求理解并掌握定理内容和相应证明过程。

二、注意事项

针对上文中具体的考点,佟老师再给出几点注意事项,这几个注意事项也是在证明题中的小信号,希望大家理解清楚并掌握:

1.所有定理中只有介值定理和积分中值定理中的ξ所属区间是闭区间。

2.拉格朗日中值定理是函数f(x)与导函数f'(x)之间的桥梁。

3.积分中值定理是定积分与函数之间的桥梁。

4.罗尔定理和拉格朗日中值定理处理的对象是一个函数,而柯西中值定理处理的对象是两个函数,如果结论中有两个函数,形式与柯西中值定理的形式类似,这时就要想到我们的柯西中值定理。

5.积分中值定理的加强版若在定理证明中应用,必须先证明。

其次对于中值定理证明一般分为两大类题型:第一应用罗尔定理证明,也可又分为两小类:证明结论简单型和复杂型,简单型一般有证明f'(ξ)=0,f'(ξ)=k(k为任意常数),f'(ξ1)=g'(ξ2),f''(ξ)=0,f''(ξ)=g''(ξ),

像这样的结论一般只需要找罗尔定理的条件就可以了,一般罗尔定理的前两个条件题目均告知,只是要需找两个不同点的函数值相等,需找此条件一般会运用闭区间连续函数的性质、积分中值定理、拉格朗日中值定理、极限的性质、导数的定义等知识点。复杂型就是结论比较复杂,需要建立辅助函数,再使辅助函数满足罗尔定理的条件。辅助函数的建立一般借助于解微分方程的思想。第二就是存在两个点使之满足某表达式。这样的题目一般利用拉格朗日中值定理和柯西中值定理,处理思想把结论中相同字母放到等是一侧首先处理。

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