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(1987年)设函数f(x)在闭区间[0,1]上可微,对于[0,1]上的每一个x,函数f(x)的值都在开区间(0,1)内,且f’(x)≠1,证明在(0,1)区间内有且仅有一个x,使得f(x)=x.
(1987年)设函数f(x)在闭区间[0,1]上可微,对于[0,1]上的每一个x,函数f(x)的值都在开区间(0,1)内,且f’(x)≠1,证明在(0,1)区间内有且仅有一个x,使得f(x)=x.
admin
2021-01-15
24
问题
(1987年)设函数f(x)在闭区间[0,1]上可微,对于[0,1]上的每一个x,函数f(x)的值都在开区间(0,1)内,且f’(x)≠1,证明在(0,1)区间内有且仅有一个x,使得f(x)=x.
选项
答案
证1 令F(x)=f(x)一x,由原题设可知F(x在[0,1]上连续,又F(0)=f(0)>0,F(1)=f(1)一1<0,由连续函数介值定理可知,[*]∈(0,1),使F(x)=0,即f(x)=x. 以下证明唯一性:用反证法,假设使得f(x)=x的x不唯一,则至少应有两个,不妨设为x
1
和x
2
(不妨设x
1
2).由罗尔定理可知[*]ξ∈(x
1
,x
2
),使F’(ξ)=0,即f’(ξ)=1,这与原题设f’(x)≠1矛盾. 证2 满足f(x)=x的x的存在性证法与上面相同,而唯一性可利用结论“若在(a,b)内f
(n)
(x)≠0,则方程f(x)=0在(a,b)内最多有n个实根",由于F’(x)=f’(x)一1≠0,则F(x)=0在(0,1)内最多有一个根,原题得证.
解析
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考研数学一
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