证明:若f(x),g(x)都是可微函数,且x≥a时,|f’(x)|≤g’(x),则当x≥a时,|f(x)-f(a)|≤g(x)-g(a).
参考答案:为证g(x)g(a)≥f(x)-f(a),即证
g(x)-f(x)≤g(a)-f(a).
需作辅助函数φ(x)=g(x)-f(x),对φ(x)在[a,x]上使用拉格朗日中值定理.为证
-[g(x)-g(a)]≤f(x)-f(a),
即证
f(x)+g(x)≥f(a)+g(a).
需作辅助函数ψ(x)=f(x)+g(x),对ψ(x)在[a,x]上使用拉格朗日中值定理.
证令φ(x)=g(x)-f(x),由拉格朗日中值定理得
φ(x)-φ(a)=φ’(ξ)(x-a), a<ξ<x.
当x≥a时,由于 |f’(x)|≤g’(x),
则
-g’(x)≤f’(x)≤g’(x),
于是
φ’(ξ)=g’(ξ)-f’(ξ)≥0.
所以当x≥a时,
φ(x)-φ(a)≥0,
即
g(x)-f(x)-[g(a)-f(a)]≥0,
则
g(x)-g(a)≥f(x)-f(a) (x≥a).
①
又令ψ(x)=g(x)+f(x),由拉格朗日中值定理得
ψ(x)-ψ(a)=ψ’(ξ)(x-a), a<ξ<x.
当x≥a时,由于
|f’(x)|≤g’(x),
则
f’(x)+g’(x)≥0,
于是
ψ’(ξ)≥0.
故当x≥a时, ψ(x)-ψ(a)≥0,
即
g(x)+f(x)-[g(a)+f(a)]≥0.
所以,当x≥a时,
g(x)-g(a)≥-[f(x)-f(a)],
即
f(x)-f(a)≥-[g(x)-g(a)].
②
综合式①、式②得 |f(x)-f(a)|≤g(x)-g(a).