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设f(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内可导,f(0)=f(2)=1,且|f’(x)|≤1,试证:1<∫02f(x)dx≤3.
设f(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内可导,f(0)=f(2)=1,且|f’(x)|≤1,试证:1<∫02f(x)dx≤3.
admin
2017-05-31
20
问题
设f(x)在[0,2]上连续,在(0,2)内可导,f(0)=f(2)=1,且|f’(x)|≤1,试证:1<∫
0
2
f(x)dx≤3.
选项
答案
由拉格朗日微分中值定理,得 存在点ξ
1
∈(0,x),使得f(x)一f(0)=f’(ξ
1
)x, 存在点ξ
2
∈(x,2),使得f(x)一f(2)=f’(ξ
2
)(x一2). 又|f’(x)|≤1,所以有 |f(x)一f(0)|≤x<=>1一x≤f(x)≤1+x,x∈[0,1], |f(x)一f(2)|≤2一x<=>x一1≤f(x)≤3一x,x∈[1,2]. 由定积分的性质可知 ∫
0
2
f(x)dx≥∫
0
1
(1一x)dx+∫
0
2
(x一1)dx=1, ∫
0
2
f(x)dx≤∫
0
1
(1+x)dx+∫
1
2
(3一x)dx=3. 故1≤∫
0
2
f(x)dx≤3.
解析
先应用拉格朗日微分中值定理估计f(x)的值域范围,再用积分性质估计定积分.
已知f(x)一阶可导,且至少有一个端点函数值为零的命题,通常先写出含这个端点的拉格朗日微分中值定理的结论:
f(x)=f(x)一f(a)=f’(ξ)(x—a) (f(a)=0),
或
f(x)=f(x)一f(b)=f’(ξ)(x一b) (f(b)=0).
然后,根据题意进行不等式放缩.
若有f(a)=f(b)=0,则f(x)可表示为
f(x)=f(x)一f(a)=f’(ξ
1
)(x一a),
f(x)=f(x)一f(b)=f’(ξ
2
)(x一b).
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考研数学一
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