问题 问答题

设f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且f(0)=f(1)=0,若f(x)在[0,1]上的最大值为M>0,(n>1).证明存在两个不同的点ξ,η∈(0,1),使得

答案

参考答案:

[分析]: 本题是要证明存在两个不同的点ξ,η∈(0,1),使得

,这里不能在同一区间(0,1)上用两次中值定理,因为无法说明ξ≠η.因此,往往需要将区间[0,1]分为两个区间[0,c]和[c,1](其中0<c<1).然后,分别在区间[0,c]和[c,1]上用拉格朗日中值定理,这里的关键和难点是c点的选取.一种有效的方法是c点待定,先在[0,c]和[c,1]上分别用拉格朗日中值定理,将f′(ξ)和f′(η)代入要证的结论

中来确定c.
由拉格朗日中值定理知,存在ξ∈(0,c),η∈(c,1)使


要使




若能证明至少存在一点c∈(0,1),使

,分点c就应选使

的点.
[证] 由于f(x)在[0,1]上连续,则f(x)在[0,1]上有最大值M和最小值m,由题设知M>0,由于f(0)=f(1)=0,则m≤0,从而有


由连续函数的介值定理知,至少存在一点c∈(0,1),使

.由拉格朗日中值定理知存在ξ∈(0,c),η∈(c,1),使



[评注] 本题的方法代表了微分中值定理证明题中一类问题的解决方法.题目的特点是证明存在两个不同的点ξ,η∈(a,b),使得关于f′(ξ)和f′(η)某个等式成立.

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