设f(x)在[a,b]可导,且f’+(a)与f’-(b)反号,证明:存在ξ∈(a,b)使f’(ξ)=0.

admin2016-10-20  32

问题 设f(x)在[a,b]可导,且f’+(a)与f’-(b)反号,证明:存在ξ∈(a,b)使f’(ξ)=0.

选项

答案(1)由极限的不等式性质和题设知,存在δ>0使得a+δ<b-δ,且 [*] 于是 f(a+δ)>f(a),f(b-δ)>f(b). 这表明f(x)在[a,b]上的最大值必在(a,b)内某点取到,即存在ξ∈(a,b)使得f(ξ)=[*].由费马定理知f’(ξ)=0. (2)f(x)在[a,b]必有最大值.若最大值在x=a(或x=b)取到,由最值点处的导数性质知,f’+(a)≤0(f’-(b)≥0),这与已知矛盾.因此f(x)在[a,b]的最大值不能在x=a及x=b取到,即[*],x=ξ是f(x)的极值点,f’(ξ)=0.

解析 因f(x)在[a,b]上可导,因而必连续,故存在最大值和最小值.如能证明最大值或最小值在(a,b)内取得,那么这些点的导数值必为零,从而证明了命题.注意,由于题设条件中未假设f’(x)连续,所以不能用连续函数的介值定理来证明.证明时不妨设f’+(a)>0且f’-(b)<0.
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