【數學】連續函數命題的證明思路

2021-02-08 啟航教育

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看了昨天的使用說明書,感覺如何?那麼分析完各個定理的功能主治,下面就是來分析一下各類題目的解題思路了,我講中值定理的思路,跟18講稍有不同,18講主要是以各個定理的適用場景出發來講解,我呢,則是從題目出發,從題目中挖掘關鍵信息,從而確定最合適的解決手法。

今天就是第一種題型:關於連續函數的命題,這個命題要證明的結論就是關於ξ的關係式,而且這個關係式最大的特點是沒有導數運算,那麼關於這類題目要怎麼思考呢?步驟如下:

首先判斷待證結論是開區間還是閉區間,如果是閉區間,考慮使用介值定理,如果是開區間,考慮使用零點定理或者是羅爾定理。(為什麼,請看昨天的說明書,這幾大定理的功能主治決定了相應題目的解題策略)。

如果是開區間,那麼如何區分到底是零點定理還是羅爾定理呢?很簡單,先用零點定理嘗試,如果不行,則使用羅爾定理進行嘗試。

使用零點定理的輔助函數設法:把待證結論中的ξ換成x,並移到等式一端,這就是輔助函數,驗證這個輔助函數是否滿足零點定理,若滿足,命題得證;

若不滿足,則把3中的輔助函數對x求一次不定積分,並驗證這個新的輔助函數是否滿足羅爾定理,若滿足,命題得證。

基本思路:先判斷開區間閉區間,然後兒子先上(零點定理),兒子解決不了的爸爸(原函數)上(羅爾定理)。

其實,零點定理和羅爾定理就是一個父與子的關係,首先,這倆的結論都是存在一點使得一個函數值為零,但零點定理是函數值為零,羅爾定理是導函數值為零,所以這倆就差了一輩,你在記這些定理的時候,不妨也按照我的方法,把函數與導函數當成一對父子,這樣印象深刻。

來做個題吧,昨天留過的思考題:

設函數f(x)在[a,b](a<b)上連續,且f(x)>0,證明:至少存在一點ξ∈(a,b),使得

好,首先判斷開區間還是閉區間,由於ξ∈(a,b),是開區間,因此使用零點定理或者是羅爾定理證明,接下來,兒子先上,兒子是誰呢?把ξ換成x,然後移到等式一邊,輔助函數設為:

當然,考慮到字母衝突的問題,我把被積函數裡面的變量換成了t,這樣輔助函數就設好了,下一步就是驗證零點定理的條件了:

零點定理條件成立,於是命題得證。

零點定理證不出來怎麼辦,那麼就要爸爸上了,這個題目留作思考題,請你思考怎麼把爸爸(原函數)設出來並驗證羅爾定理條件。

今日思考題:設f(x),g(x)在[a,b]上連續,證明:存在一點ξ∈(a,b),使得

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