2016年考研数学中值定理证明题技巧 以及结论汇总.doc

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1、目录第一部分:中值定理结论总结.11、介值定理.12、零点定理.23、罗尔定理.24、拉格朗日中值定理.25、柯西中值定理.26、积分中值定理.3第二部分:定理运用.3第三部分:构造函数基本方法.9一、要证明的等式是一阶导数与原函数之间的关系.10二、二阶导数与原函数之间关系.11第四部分:中值定理重点题型分类汇总(包含所有题型).14题型一:中值定理中关于的问题题型二:证明f(n)()=0题型三:证明f(n)()=C0(0)题型四:结论中含一个中值,不含a,b,导数的差距为一阶题型五:含两个中值,的问题题型六:含a,b及中值的问题题型七:杂例题型八:二阶保号性问题题型九:中值定理证明不等式问

2、题第一部分:中值定理结论总结1、介值定理:设函数f(x)在闭区间a,b上连续,且在该区间的端点取不同的函数值f(a)=A及f(b)=B,那么对于A与B之间的任意一个数C,在开区间(a,b)内至少有一点使得f()=C(ab).Ps:c是介于A、B之间的,结论中的取开区间。介值定理的推论:设函数f(x)在闭区间a,b上连续,则f(x)在a,b上有最大值M,最小值(m,若mCM,则必存在a,b,使得f()=C。闭区间上的连续函数必取得介于最大值M与最小值m之间的任何值。此条推论运用较多)Ps:当题目中提到某个函数f(x),或者是它的几阶导函数在某个闭区间上连续,那么该函数或者其几阶导函数必可以在该闭

3、区间上取最大值和最小值,那么就对于在最大值和最小值之间的任何一个值,必存在一个变量使得该值等于变量处函数值。2、零点定理:设函数f(x)在闭区间a,b上连续,且f(a)与f(b)异号,即f(a).f(b)0,那么在开区间内至少存在一点使得f()=0.Ps:注意条件是闭区间连续,端点函数值异号,结论是开区间存在点使函数值为0.3、罗尔定理:如果函数f(x)满足:(1)、在闭区间a,b上连续;(2)、在开区间(a,b)内可导;(3)、在区间端点处函数值相等,即f(a)=f(b).那么在(a,b)内至少有一点(ab),使得f(x)=0;4、拉格朗日中值定理:如果函数f(x)满足:(1)、在闭区间a,

4、b上连续;(2)、在开区间(a,b)内可导;那么在(a,b)内至少有一点(ab),使得f(b)-f(a)=f().(b-a).5、柯西中值定理:如果函数f(x)及g(x)满足(1)、在闭区间a,b上连续;(2)、在开区间(a,b)内可导;(3)、对任一x(axb),g(x)0,那么在(a,b)内至少存在一点,使得f(b)-f(a)g(b)-g(a)=f(x)g(x)Ps:对于罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理结论都是开开区间内取值。6、积分中值定理:若函数f(x)在a,b上连续,则至少存在一点xa,b使得baf(x)dx=f(x)(b-a)Ps:该定理课本中给的结论是在闭区间上成立。但是

5、在开区间上也是满足的,下面我们来证明下其在开区间内也成立,即定理变为:若函数f(x)在a,b上连续,则至少存在一点x(a,b)使得baf(x)dx=f(x)(b-a)证明:设F(x)=xaf(x)dx,xa,b因为f(x)在闭区间上连续,则F(x)在闭区间上连续且在开区间上可导(导函数即为f(x))。则对F(x)由拉格朗日中值定理有:$x(a,b)使得F(x)=F(b)-F(a)b-a=baf(x)dxb-a而F(x)=f(x)所以$x(a,b)使得baf(x)dx=f(x)(b-a)。在每次使用积分中值定理的时候,如果想在开区间内使用,我们便构造该函数,运用拉格朗日中值定理来证明下使其在开区

6、间内成立即可。千万不可直接运用,因为课本给的定理是闭区间。第二部分:定理运用1、设f(x)在0,3上连续,在(0,3)内存在二阶导函数,且2f(0)=20f(x)dx=f(2)+f(3).证明:(1)$h(0,2)使f(h)=f(0)(2)$x(0,3)使f(x)=0证明:先看第一小问题:如果用积分中指定理似乎一下子就出来了,但有个问题就是积分中值定理是针对闭区间的。有的人明知这样还硬是这样做,最后只能是0分。具体证明方法在上面已经说到,如果要在开区间内用积分中指定理,必须来构造函数用拉格朗日中值定理证明其在开区间内符合。(1)、令x0(0f(t)dt=F(x),x0,2则由题意可知F(x)在

7、0,2上连续,,2)内可导.则对F(x)由拉格朗日中值定理有:$h(0,2)使F(h)=F(2)-F(0)2f(h)=20f(t)dt2=f(0),h(0,2)从而,mM,那么由介值定理就有:$c2,3,使f(c)=f(0)(2)、对于证明题而言,特别是真题第一问证明出来的结论,往往在第二问中都会有运用,在做第二问的时候我们不要忘记了第一问证明出来的东西,我们要时刻注意下如何将第一问的东西在第二问中进行运用:第二问是要证明存在点使得函数二阶倒数为0,这个很容易想到罗尔定理来证明零点问题,如果有三个函数值相等,运用两次罗尔定理那不就解决问题啦,并且第一问证明出来了一个等式,如果有f(a)=f(b

8、)=f(c),那么问题就解决了。第一问中已经在(0,2)内找到一点,那么能否在(2,3)内也找一点满足结论一的形式呢,有了这样想法,就得往下寻找了,2f(0)=f(2)+f(3),看到这个很多人会觉得熟悉的,和介值定理很像,下面就来证明:Qf(x)在0,3上连续,则在2,3上也连续,由闭区间上连续函数必存在最大值和最小值,分别设为M,m;则mf(2)M,mf(3)M.f(2)+f(3)2f(2)+f(3)2f(0)=f(h)=f(c),h(0,2),c2,3则有罗尔定理可知:$x1(0,h),f(x1)=0,$x2(h,c),f(x2)=0$x(x1,x2)(0,3),f(x)=0Ps:本题记得好像是数三一道真题,考察的知识点蛮多,涉及到积分中值定理,介值定理,最值定理,罗而定理,思路清楚就会很容易做出来。2、设f(x)在0,1上连续,在(0,1)内可导,且f(0)=0,f(1)=1.证明:(1)、$x(0,1)使得f(x)=1-x(2)、$两个不同点h、x(0,1),使得f(x)f(h)=

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