(2000年)设函数f(x)在[0,π]上连续,且∫0πf(x)dx=0,∫0πf(x)cosxdx=0,试证:在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使f(ξ1)=f(ξ2)=0。

admin2018-04-17  39

问题 (2000年)设函数f(x)在[0,π]上连续,且∫0πf(x)dx=0,∫0πf(x)cosxdx=0,试证:在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使f(ξ1)=f(ξ2)=0。

选项

答案令F(x)=∫0xf(t)dt,0≤x≤π,有F(0)=0,由题设有F(π)=0。 又由题设∫0πf(x)cosxdx=0,用分部积分,有0=∫0πf(x)cosxdx=∫0πcosxdF(x) =F(x)cosx|0π+∫0πF(x)sinxdx=∫0πF(x)sinxdx, 由∫0πF(x)sinxdx=0可知,必存在一个ξ∈(0,π),使得F(ξ)sinξ=0成立,否则,在(0,π)内F(x)sinx恒为正或恒为负,这与∫0πF(x)sinxdx=0矛盾。 因为ξ∈(0,π),sinξ≠0,所以存在ξ∈(0,π),使得F(ξ)=0。再在区间[0,ξ]与[ξ,π]上对F(x)用罗尔定理,推知存在ξ1∈(0,ξ),ξ2∈(ξ,π)使F’(ξ1)=0,F’(ξ2)=0,即f(ξ1)=f(ξ2)=0。

解析
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