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设f(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内具有二阶导数,且f(0)=f(2)=0,f(1)=2.求证:至少存在一点ξ∈(0,2)使得f″(ξ)=—4.
设f(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内具有二阶导数,且f(0)=f(2)=0,f(1)=2.求证:至少存在一点ξ∈(0,2)使得f″(ξ)=—4.
admin
2020-02-28
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问题
设f(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内具有二阶导数,且f(0)=f(2)=0,f(1)=2.求证:至少存在一点ξ∈(0,2)使得f″(ξ)=—4.
选项
答案
转化为证明某函数的二阶导数在(0,2)[*]零点.设 g″(x)= —4.令F(x)=f(x)—g(x)则[*]ξ∈(0,2),使f″(ξ)= —4[*]F″(ξ)=0. 注意g(x)= —2x
2
+c
1
x+c
2
,于是 F(0)=f(0)—g(0)= —c
2
, F(1)=f(1)—g(1)=4—c
1
—c
2
, F(2)=f(2)—g(2)=8—2c
1
—c
2
. 为使F(0)=F(1)=F(2),取c
1
=4,c
2
=0,F(x)=f(x)—g(x)=f(x)—(—2x
2
+4x)满足F(0)=F(1)=F(2)=0.由于函数F(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内二阶可导,因而可在区间[0,1]与[1,2]上分别对函数F(x)应用罗尔定理,从而知分别存在η
1
∈(0,1)与η
2
∈(1,2)使得F′(η
1
)=F′(η
2
)=0,由题设知F′(x)在区间[η
1
,η
2
]上也满足罗尔定理的条件,再在区间[η
1
,η
2
]上对导函数F′(x)应用罗尔定理,又知存在ξ∈(η
1
,η
2
)[*](0,2)使得F″(ξ)=f″(ξ)—g″(ξ)=0,即f″(ξ)=g″(ξ)= —4成立.
解析
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考研数学二
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