问题 多项选择题

设f(x)在[a,b]上二阶可导,f(a)=f(b)=0且满足方程f"(x)+cosf'(x)=ef(x),证明f(x)在[a,b]上恒为零.

答案

参考答案:[分析与证明] 一般对这类题采用反证法.
反证,设f(x)在[a,b]上不恒为0,因f(x)在[a,b]连续,所以存在最大值M和最小值m,则M和m中至少有一个不为端点的函数值f(a)=f(b)=0,即M≠0或m≠0.若M≠0则M>0,M在(a,b)内取得,即存在x0∈(a,b)使f(x0)=M,f(x0)=M也为极大值,由取得极值的必要条件有f'(x0)=0,代入原方程.有
f"(x0)+cosf'(x0)=ef(x0)即f"(x0)+A=ef(x0)
于是有 f"(x0)=ef(x0)-A=eM-A>0 (因M>0) (A),
由取得极值的第二充分条件,(A)式表明f(x0)为f(x)的极小值,这与f(x0)为f(x)的极大值矛盾.
同理,如果m不为端点的函数值f(A)=f(b)=0,即m≠0,则m<0,也就是存在x0∈(a,b)使f(x0)=m为极小值,因此,f'(x0)=0,于是有
f"(x0)=ef(x0)-A=em-A<0 (∵m<0) (B),
由取得极值的第二充分条件,(B)式表明f(x0)为f(x)的极大值,这与f(x0)为f(x)的极小值矛盾.
从而证明了f(x)在[a,b]上恒为零.

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