设f(x)在[0,1]上有连续导数,且f(0)=0.试证明:至少存在一点η∈[0,1],使f’(η)=2∫01f(x)dx.

admin2016-12-16  38

问题 设f(x)在[0,1]上有连续导数,且f(0)=0.试证明:至少存在一点η∈[0,1],使f’(η)=2∫01f(x)dx.

选项

答案因为f’(x)在[0,1]上连续,所以函数f’(x)在[0,1]上有最值, 设其最大值与最小值分别为M和m,即有 m≤f’(x)≤M,x∈[0,1]. 又由拉格朗日中值定理有 f(x)=f(x)一f(0)=xf’(ξ), 则 2∫01f(x)dx=2∫01xf’(ξ)dx, ① 因m≤f’(ξ)≤M,故 a≤xf’(ξ)≤xM(因z>0), 所以 2mx≤2xf’(ξ)≤2xM, 因而 2m∫01xdx≤2∫01xf’(ξ)dx≤2M∫01xdx, 即 m≤2∫01xf’(ξ)dx≤M, 由式①得到 m≤2∫01f(x)dx≤M. 对f’(x)使用介值定理,得到至少存在一点η∈[0,1],使 f’(η)=2∫01f(x) dx.

解析 因f’(x)在[0,1]上连续,如能证明2∫01f(x)如在函数f’(x)的最大值与最小值之间,对f’(x)在[0,1]上使用介值定理,问题得证.为要产生导数f’(η),注意到f(0)=0,可先使用拉格朗日中值定理.
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