设函数f(x)在[-2,2]上具有二阶导数,且|f(x)|≤1,又f2(0)+[f’(0)]2=4.试证:至少存在一点ξ∈(-2,2),使f(ξ)+f"(ξ)=0.
参考答案:由拉格朗日定理,有
[*]
即[*]
由|f(x)|≤1可知,|f’(a)|≤1,|f’(b)|≤1.
解析:
[分析]: 由题设,作辅助函数F(x),使F0)=4,由结论,知F’(x)出现f(x)+f"(x),恰好F(x)=f2(x)+f2(x)符合上述要求.为了证出[*]需估计[*]为此,在[-2,0]与[0,2]上分别应用拉格朗日定理,得|f(a)|≤1,|f’(b)|≤1,其中a∈(-2,0),b∈(0,2).
作辅助函数
F(x)=f2(x)+f’2(x),
故有 F(a)≤2,F(b)≤2.
由题设知,F(x)连续,x∈[a,b],F(0)=4,故F(x)在[a,b]上的最大值取自于(a,b)内,且maxF(x)≥4,又由题设知,F(x)在(a,b)内可导,于是由费尔玛定理,知F’(ξ)=0,ξ∈(a,b),即
F’(ξ)=2f’(ξ)[f(ξ)+f"(ξ)],
因F(ξ)≥4,|f(ξ)|≤1,故f’(ξ)≠0,从而有f(ξ)+f"(ξ)=0,
这里ξ∈(a,b)[*](-2,2).