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设函数f(x)在[0,π]上连续,且试证:在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0.
设函数f(x)在[0,π]上连续,且试证:在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0.
admin
2020-05-02
21
问题
设函数f(x)在[0,π]上连续,且
试证:在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ
1
,ξ
2
,使得f(ξ
1
)=f(ξ
2
)=0.
选项
答案
方法一 令[*]0≤x≤π,则F(0)=F(π)=0.又因为 [*] 根据已知条件[*]可得[*]再由积分中值定理知:至少存在一点ξ∈[0,π],使得F(ξ)sinξ=0.如果仅当ξ=0或π时,使得F(ξ)sinξ0,那么由F(x)sinx在(0,π)内的连续性知,F(x)sinx在(0,π)内恒正或恒负.不妨设F(x)sinx>0,x∈(0,π),即[*]与已知条件矛盾.因此,存在一点ξ∈(0,π),使得F(ξ)sinξ=0,进而F(ξ)=0. 由上式得F(0)=F(π)=F(ξ)=0. 再对F(x)在区间[0,ξ],[ξ,π]上分别用罗尔中值定理,可得:至少存在点ξ
1
∈(0,ξ),ξ
2
∈(ξ,π),使f(ξ
1
)=f(ξ
2
)=0. 方法二 由[*]知,存在ξ
1
∈(0,π)使得f(ξ
1
)=0,否则,在(0,π)内f(x)恒为正或恒为负,均与[*]矛盾. 若在(0,π)内f(x)=0仅有一个实根x=ξ
1
,则由[*]可知,f(x)在区间(0,ξ
1
)和(ξ
1
,π)内异号,不妨设在(0,ξ
1
)内f(x)>0,在(ξ
1
,π)内f(x)<0.于是再由[*]及cosx在[0,π]上的单调性,知 [*] 又 [*] 与上式矛盾.因此,在(0,π)内除ξ
1
外,f(x)=0在(0,兀)内还有一个实根x=ξ
2
,故在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ
1
,ξ
2
,使得f(ξ
1
)=f(ξ
2
)=0.
解析
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考研数学一
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