2023年考研数学中值定理证明题技巧以及结论汇总

发布 2022-06-15 12:54:28 阅读 5738

第二部分:定理运用3

第三部分:构造函数基本方法9

一、要证明的等式是一阶导数与原函数之间的关系10

二、二阶导数与原函数之间关系11

第四部分:中值定理重点题型分类汇总(包含所有题型14

题型一:中值定理中关于θ的问题。

题型二:证明f(n)(ξ0

题型三:证明f(n)(ξc0(≠0)

题型四:结论中含一个中值ξ,不含a,b,导数的差距为一阶。

题型五:含两个中值ξ,η的问题。

题型六:含a,b及中值ξ的问题。

题型七:杂例。

题型八:二阶保号性问题。

题型九:中值定理证明不等式问题。

第一部分:中值定理结论总结。

1、介值定理。

设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且在该区间的端点取不同的函数值f(a)=a及。

f(b)=b,那么对于a与b之间的任意一个数c,在开区间(a,b)内至少有一点ξ使得。

f(ξ)c(a<ξps:c是介于a、b之间的,结论中的ξ取开区间。

介值定理的推论:设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,则f(x)在[a,b]上有最大值m,最小值。

m,若m≤c≤m,则必存在ξ∈[a,b],使得f(ξ)c。闭区间上的连续函数必取得介于最大。

值m与最小值m之间的任何值。此条推论运用较多)

ps:当题目中提到某个函数f(x),或者是它的几阶导函数在某个闭区间上连续,那么该函数。

或者其几阶导函数必可以在该闭区间上取最大值和最小值,那么就对于在最大值和最小。

值之间的任何一个值,必存在一个变量使得该值等于变量处函数值。

2、零点定理。

设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且f(a)与f(b)异号,即f(a).f(b)<0,那么在开区间内。

至少存在一点ξ使得f(ξ)0.

ps:注意条件是闭区间连续,端点函数值异号,结论是开区间存在点使函数值为0.

3、罗尔定理。

如果函数f(x)满足:

1)、在闭区间[a,b]上连续;

2)、在开区间(a,b)内可导;

3)、在区间端点处函数值相等,即f(a)=f(b).

那么在(a,b)内至少有一点ξ(4、拉格朗日中值定理。

如果函数f(x)满足:

1)、在闭区间[a,b]上连续;

2)、在开区间(a,b)内可导;

那么在(a,b)内至少有一点ξ(f(b)-f(a)=f`(ξb-a).

5、柯西中值定理。

如果函数f(x)及g(x)满足。

1)、在闭区间[a,b]上连续;

2)、在开区间(a,b)内可导;

3)、对任一x(a那么在(a,b)内至少存在一点ξ,使得。

f(b)-f(a)

g(b)-g(a)

f`(ξg`(ξ

ps:对于罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理结论都是开开区间内取值。

6、积分中值定理。

若函数f(x)在[a,b]上连续,则至少存在一点ξ∈[a,b]使得。ba

f(x)dx=f(ξ)b-a)

ps:该定理课本中给的结论是在闭区间上成立。但是在开区间上也是满足的,下面。

我们来证明下其在开区间内也成立,即定理变为:若函数f(x)在[a,b]上连续,则至。

少存在一点ξ∈(a,b)使得。ba

f(x)dx=f(ξ)b-a)

证明:设f(x)=xa

f(x)dx,x∈[a,b]

因为f(x)在闭区间上连续,则f(x)在闭区间上连续且在开区间上可导(导函数即。

为f(x))。

则对f(x)由拉格朗日中值定理有:

∈(a,b)使得f`(ξ

f(b)-f(a)b-ab

af(x)dx

b-a而f`(ξf(ξ)

所以ξ∈(a,b)使得。ba

f(x)dx=f(ξ)b-a)。

在每次使用积分中值定理的时候,如果想在开区间内使用,我们便构造该函数,运。

用拉格朗日中值定理来证明下使其在开区间内成立即可。千万不可直接运用,因为。

课本给的定理是闭区间。

第二部分:定理运用。

1、设f(x)在[0,3]上连续,在(0,3)内存在二阶导函数,且2f(0)=

f(x)dx=f(2)+f(3).

证明:(1)η∈0,2)使f(η)f(0)

2)ξ∈0,3)使f``(0

证明:先看第一小问题:如果用积分中指定理似乎一下子就出来了,但有个问题就是积分中。

值定理是针对闭区间的。有的人明知这样还硬是这样做,最后只能是0分。具体证明方法。

在上面已经说到,如果要在开区间内用积分中指定理,必须来构造函数用拉格朗日中值定理。

证明其在开区间内符合。

1)、令。x

f(t)dt=f(x),x∈[0,2]则由题意可知f(x)在[0,2]上连续,,2)内可导。

则对f(x)由拉格朗日中值定理有:

∈(0,2)使f`(η

f(2)-f(0)

f(η)

f(t)dt

f(0),η0,2)

2)、对于证明题而言,特别是真题第一问证明出来的结论,往往在第二问中都会有运用,在做第二问的时候我们不要忘记了第一问证明出来的东西,我们要时刻注意下如何将第一问。

的东西在第二问中进行运用:

第二问是要证明存在点使得函数二阶倒数为0,这个很容易想到罗尔定理来证明零点问题,如果有三个函数值相等,运用两次罗尔定理那不就解决问题啦,并且第一问证明出来了一个。

等式,如果有f(a)=f(b)=f(c),那么问题就解决了。

第一问中已经在(0,2)内找到一点,那么能否在(2,3)内也找一点满足结论一的形式呢,有了。

这样想法,就得往下寻找了,2f(0)=f(2)+f(3),看到这个很多人会觉得熟悉的,和介值定理很像,下面就来证明:

f(x)在[0,3]上连续,则在[2,3]上也连续,由闭区间上连续函数必存在最大值和最小值,分别设为m,m;

则m≤f(2)≤m,m≤f(3)≤m.

f(2)+f(3)

f(2)+f(3)

f(0)=f(η)f(c),η0,2),c∈[2,3]

则有罗尔定理可知:

1∈(0,η)f`(ξ1)=0,ξ2∈(ηc),f`(ξ2)=0

∈(ξ1,ξ2)(0,3),f``(0

ps:本题记得好像是数三一道真题,考察的知识点蛮多,涉及到积分中值定理,介值定理,最值定理,罗而定理,思路清楚就会很容易做出来。

2、设f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且f(0)=0,f(1)=1.

证明:(1)、ξ0,1)使得f(ξ)1-ξ

2)、两个不同点η、ξ0,1),使得f`(ξf`(η1

本题第一问较简单,用零点定理证明即可。

1)、首先构造函数:f(x)=f(x)+x-1,x∈[0,1]

f(0)=f(0)-1=-1

f(1)=f(1)=1

f(0)f(1)=-1<0

由零点定理知:ξ∈0,1)使得f(ξ)0,即f(ξ)1-ξ

2)、初看本问貌似无从下手,但是我们始终要注意,对于真题这么严谨的题目,他的设问。

是一问紧接一问,第一问中的结论或多或少总会在第二问中起到作用。在想想高数定理中的。

就这么些定理,第一问用到的零点定理,从第二问的结论来看,也更本不涉及什么积分问题,证明此问题也只可能从三大中值定理出发,具体是哪个定理,得看自己的情况,做题有时候。

就是慢慢试,一种方法行不通,就换令一种方法,有想法才是最重要的,对于一道题,你没。

想法,便无从下手。另外在说一点,在历年证明题中,柯西中值定理考的最少。

本题结论都涉及一阶倒数,乘积之后为常数,很可能是消去了变为1(你题目做多了,肯定。

就知道事实就是这样).并且第一问中0与1之间夹了个ξ,如果我们在0与ξ,ξ与1上。

对f(x)运用拉格朗日中值定理似乎有些线索。

写一些简单步骤,具体详细步骤就不多写了:将第一问中f(ξ)代入即可。

f`(ηf`(ζ

f(ξ)f(0)

f(1)-f(ξ)

f`(ξf`(η1,η∈0,ξ)0,1),ζ1)(0,1)

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