问题 问答题

设函数f(x)在闭区间[0,1]上连续,在开区间(0,1)内可导,且f(0)=f(1)=1,

.求证:对任何满足0<k<1的常数k,存在ξ∈(0,1),使f’(ξ)=-k.

答案

参考答案:[证明] 令F(x)=f(x)+kx,则F(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且F’(x)=f’(x)+k,F(0)=1,

,F(1)=1+k,即


由闭区间上连续函数的中间值定理知,存在

使F(c)=F(0),从而F(x)在区间[0,c]上满足罗尔定理的条件,于是,存在ξ∈(0,C)

(0,1),使
F’(ξ)=f’(ξ)+k=0,即f’(ξ)=-k成立.

解析: 这是讨论导函数在某点取定值的问题,可化归导函数零点的存在性问题.


这启示我们考察函数F(x)=f(x)+kx是否在区间[0,1]或它的某一子区间[α,β]上满足罗尔定理的全部条件.
注意F(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且F(0)=1,F(1)=1+k,

(1+k),从而

.即F(0)是

和F(1)的一个中间值,由F(x)的连续性和有界闭区间上连续函数的性质知

使F(c)=F(0),由此可见只需在闭区间[0,c]上对F(x)应用罗尔定理即可得出要证明的结论.

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