问题 问答题

设函数f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且f(0)=0,0<f’(x)<1(0<x<1).求证:

答案

参考答案:[证明一] 引入辅助函数[*],则F(x)在[0,1]可导,且F(0)=0,
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由f(0)=0,f’(x)>0知f(x)>f(0)=0(0<x<1),于是f’(x)与函数[*]同号.注意G(0)=0,且
G’(x)=2f(x)-2f(x)f’(x)=2f(x)[1-f’(x)]>0(0<x<1).
由此可知G(x)在[0,1]单调增加,从而G(x)>G(0)=0在(0,1]成立.这表明f’(x)>0在(0,1)成立.至此已经证明了F(x)在[0,1]单调增加,故F(1)>F(0)=0,即原不等式成立.
[证明二] 令[*],由柯西中值定理即得存在ξ∈(0,1)使得
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再令[*],于是再用柯西中值定理可知存在η∈(0,ξ)使得
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解析:[分析一] 为利用函数的单调性来证明本题,可引入辅助函数[*]于是本题结论与F(1)>0等价.注意F(0)=0,因此只需证明F(x)在[0,1]单调增加.
[分析二] 由题设知当x∈(0,1]时f(x)>0,从而
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若引入辅助函数[*],则F(0)=G(0)=0,从而进一步有
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这提示用柯西中值定理证明本题.
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