问题
问答题
设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内二阶可导,且f(a)=f(c)=f(b),其中c是(a,b)内的一点,且f(x)在[a,b]内的任何区间I上f(x)都不恒等于常数.求证:在(a,b)内至少存在一点ξ,使f"(ξ)<0.
答案
参考答案:[证明] 由题设知f(x)在[a,c]上和[c,b]上分别满足罗尔定理的条件,于是存在α∈(a,c),β∈(c,b),使f’(α)=f’(β)=0.
令g(x)=f’(x),由题设及上面所得结果知g(x)是在[α,β]上可导但不恒等于常数的函数,且g(α)=g(β)=0.
若[*]γ∈(α,β)使g(γ)>0,在[γ,β]上把拉格朗日定理用于g(x)可得:[*]ξ∈(γ,β)使
[*]
否则,必[*]使g(η)<0,在[α,η]上把拉格朗日定理用于g(x)也可得:[*]使
[*]
综合即得,在(α,β)内即在(a,b)内至少存在一点ξ,使g’(ξ)=f"(ξ)<0.
解析:
[分析]: 由题设知,可在[a,c]上和[c,b]上分别对f(x)用罗尔定理,于是存在α∈(a,c),β∈(c,b)使f’(α)=f’(β)=0,但f(x)在[α,β]上不恒等于常数,从而f’(x)≠0,这表明g(x)=f’(x)在[α,β]上可导,不恒等于常数且g(α)=g(β)=0.为证明本题的结论,只需证明在(α,β)内至少存在一点ξ,使g’(ξ)<0即可.
[*]