如何证明拉格朗日中值定理?
罗尔定理可知。
fa=fb时,存在某点e,使f′e=0。
开始证明拉格朗日。
假设一函数fx。
目标:证明fb-fa=f′e(b-a),即拉格朗日。
假设fx来做成一个毫无意义的函数,fx-(fb-fa)/(b-a)*x,我们也不知道他能干啥,是我们随便写的一个特殊函数,我们令它等于Fx。
这个特殊函数在于,这个a和b,正好满足Fb=Fa,且一定存在这个a和b。
此时就有罗尔定理的前提了。
于是得出有一个e,能让F′e=0(罗尔定理)
即(fx-(fb-fa)/(b-a)*x)′,
上面求导等于f′x-(fb-fa)/(b-a)。
将唯一的x带换成e,并且整个式子等于0。
变成f′e-(fb-fa)/(b-a)=0→
f′e=(fb-fa)/(b-a)→
f′e(b-a)=(fb-fa)。
扩展资料
证明过程
证明:因为函数 f(x) 在闭区间[a,b] 上连续,所以存在最大值与最小值,分别用 M 和 m 表示,分两种情况讨论:
1. 若 M=m,则函数 f(x) 在闭区间 [a,b] 上必为常函数,结论显然成立。
2. 若 M>m,则因为 f(a)=f(b) 使得最大值 M 与最小值 m 至少有一个在 (a,b) 内某点ξ处取得,从而ξ是f(x)的极值点,又条件 f(x) 在开区间 (a,b) 内可导得,f(x) 在 ξ 处取得极值,由费马引理推知:f'(ξ)=0。
另证:若 M>m ,不妨设f(ξ)=M,ξ∈(a,b),由可导条件知,f'(ξ+)<=0,f'(ξ-)>=0,又由极限存在定理知左右极限均为 0,得证。
几何意义
若连续曲线y=f(x) 在区间 [a,b] 上所对应的弧段 AB,除端点外处处具有不垂直于 x 轴的切线,且在弧的两个端点 A,B 处的纵坐标相等,则在弧 AB 上至少有一点 C,使曲线在C点处的切线平行于 x 轴。