高等數(shù)學中值定理定義

第三章中值定理應用研究函數(shù)性質及曲線性態(tài)利用導數(shù)解決實際問題羅爾中值定理拉格朗日中值定理柯西中值定理推廣微分中值定理與導數(shù)的應用一、羅爾(Rolle)定理第一節(jié)機動目錄上頁下頁返回結束二、拉格朗日中值定理三、柯西(Cauchy)中值定理中值定理第三章極值的定義:設函數(shù)在的某鄰域內有定義,若對該鄰域內的任意一點,恒有則稱在點處取得極大值(或極小值),而稱為函數(shù)的極大值點(或極小值點).極大值與極小值統(tǒng)稱為極值,極大值點與極小值點統(tǒng)稱為函數(shù)的極值點.極值的必要條件定理:如果在點處可導,且在處取得極值,則注1.在極值點處并非都有.注2.使的點也并非都是極值點，我們把的點稱為駐點.注3.若在極值點處存在切線，則該切線是水平切線.一羅爾（Rolle）定理滿足:(1)在區(qū)間[a,b]上連續(xù)(2)在區(qū)間(a,b)內可導(3)

f(a)=f(b)使證:故在[a,b]上取得最大值

M和最小值m.在(a,b)內至少存在一點機動目錄上頁下頁返回結束又因為

f(a)=f(b)，所以最大值與最小值必定至少有一個在區(qū)間內部，而這一個就是我們要找的一個極值點.若M>

m,則M和m

中至少有一個與端點值不等,不妨設則至少存在一點使注意:1)定理條件不全具備,結論不一定成立.例如,則該點為極值點,所以機動目錄上頁下頁返回結束使2)定理條件只是充分的.本定理可推廣為在(a,b)內可導,且在(a,b)內至少存在一點證明提示:

設證F(x)在[a,b]上滿足羅爾定理.機動目錄上頁下頁返回結束例1.

證明方程有且僅有一個小于1的正實根.證:1)存在性.則在[0,1]連續(xù),且由介值定理知存在使即方程有小于1的正根2)唯一性.假設另有為端點的區(qū)間滿足羅爾定理條件,至少存在一點但矛盾,故假設不真!設機動目錄上頁下頁返回結束二、拉格朗日中值定理(1)在區(qū)間[a,b]上連續(xù)滿足:(2)在區(qū)間(a,b)內可導至少存在一點使思路:利用逆向思維找出一個滿足羅爾定理條件的函數(shù)作輔助函數(shù)顯然,在[a,b]上連續(xù),在(a,b)內可導,且證:問題轉化為證由羅爾定理知至少存在一點即定理結論成立.拉氏目錄上頁下頁返回結束證畢拉格朗日中值定理的有限增量形式:推論:若函數(shù)在區(qū)間I上滿足則在

I上必為常數(shù).證:在I

上任取兩點日中值公式,得由的任意性知,在

I

上為常數(shù).令則機動目錄上頁下頁返回結束例2.

證明等式證:設由推論可知(常數(shù))令x=0,得又故所證等式在定義域上成立.自證:經驗:欲證時只需證在I上機動目錄上頁下頁返回結束(P111例3.1.3)例3.

證明不等式證:設中值定理條件,即因為故因此應有機動目錄上頁下頁返回結束(P111例3.1.4)三、柯西(Cauchy)中值定理分析:及(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)(2)在開區(qū)間(a,b)內可導(3)在開區(qū)間(a,b)內至少存在一點使?jié)M足:要證柯西目錄上頁下頁返回結束證:作輔助函數(shù)且使即由羅爾定理知,至少存在一點思考:柯西定理的下述證法對嗎?兩個

不一定相同錯!機動目錄上頁下頁返回結束上面兩式相比即得結論.柯西定理的幾何意義:注意:弦的斜率切線斜率機動目錄上頁下頁返回結束例3.1.5設至少存在一點使證:結論可變形為設則在[0,1]上滿足柯西中值定理條件,因此在(0,1)內至少存在一點

,使即證明機動目錄上頁下頁返回結束例4.設思考:例4結論是否可用羅爾定理證明?易證

(x)在[0,1]上滿足羅爾中值定理條件,使因此存在機動目錄上頁下頁返回結束至少存在一點使證明分析:把求證的結論移項,設輔助函數(shù):內容小結1.微分中值定理的條件、結論及關系羅爾定理拉格朗日中值定理柯西中值定理2.微分中值定理的應用(1)證明恒等式(2)證明不等式(3)證明有關中值問題的結論關鍵:利用逆向思維設輔助函數(shù)費馬引理機動目錄上頁下頁返回結束思考與練習1.填空題1)函數(shù)在區(qū)間[1,2]上滿足拉格朗日定理條件,則中值2)設有個根,它們分別在區(qū)間機動目錄上頁下頁返回結束上.方程(P45題14)2.設且在內可導,證明至少存在一點使提示:由結論可知,只需證即驗證在上滿足羅爾定理條件.設機動目錄上頁下頁返回結束(P56例5)3.若可導,試證在其兩個零點間一定有的零點.提示:設欲證:使只要證亦即作輔助函數(shù)驗證在上滿足羅爾定理條件.機動目錄上頁下頁返回結束4.設求證存在使可導，且在連續(xù)，證：因此至少存在顯然在上滿足羅爾定理條件,即設輔助函數(shù)使得機動目錄上頁下頁返回結束(P44題8)設證明對任意有證：5.不妨設機動目錄上頁下頁返回結束作業(yè)P1145,7（1），（3）第二節(jié)目錄上頁下頁返回結束費馬費馬(1601–1665)法國數(shù)學家,他是一位律師,數(shù)學只是他的業(yè)余愛好.他興趣廣泛,博覽群書并善于思考,在數(shù)學上有許多重大貢獻.他特別愛好數(shù)論,他提出的費馬大定理:歷經358年,直到1993年才由美國普林斯頓大學的安德魯.懷爾斯教授經過十年的潛心研究才得到解決.引理是后人從他研究解決最值的方法中提煉出來的.拉格朗日(1736–1813)法國數(shù)學家.他在方程論,解析函數(shù)論,及數(shù)論方面都作出了重要的貢獻,近百余年來,數(shù)學中的許多成就都直接或間接地溯源于他的工作,他是對分析數(shù)學產生全面影響的數(shù)學家之一.柯西(1789–1857)法國數(shù)學家,他對數(shù)學的貢獻主要集中在微