微分中值定理、洛必達法則、泰勒公式以及函數的單調性和凹凸性

2021-01-08 專升本數學學霸

大家好,我是專升本數學學霸,這次來談論微分中值定理、洛必達法則、泰勒公式和數的單調性和凹凸性這些內容。那你知道微分中值定理、洛必達法則、泰勒公式這些內容呢?沒關係!學霸來幫你來了。

一、微分中值定理

1.羅爾定理

①(費馬引理)設函數f(x)在點x0的某領域U(x0)內有定義,並且在 x0處可導,如果對任意的x∈U(x0),有

( 或

那麼f'(x0)=0。

②羅爾定理 如果函數f(x)滿足

(1)在閉區間[a,b]上連續;

(2)在(a,b)內可導;

(3)在區間端點處函數值相等,即f(a)=f(b),

那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ<b),使得 f'(ξ)=0

2.拉格朗日中值定理

①拉格朗日中值定理 如果函數f(x)滿足

A. 在閉區間[a, b]上連續;

B. 在(a, b)內可導;

那麼在(a, b)內至少有一點ξ(a<ξ<b),使等式

f(a)-f(b)=f'(ξ)(b-a)

成立

②定理:

如果函數f(x)在區間I上連續,I內可導且導數恆為零,那麼f(x)在區間I上是一個常數。

3.柯西中值定理

如果函數f(x)及F(x)滿足

(1)在閉區間[a, b]上連續;

(2) 在(a, b)內可導;

(3)對任一 x∈(a,b),F'(x)≠0,

那麼在(a,b)內至少有一點ξ,使等式

成立。

二、洛必達法則

定理:(1)當 x→a時,函數f(x)及F(x)都趨近於零;(2)在點a的謀去心領域內,f'(x)及F'(x)都存在且F'(x)≠0; (3)

存在(或為無窮大)。則

2.定理:

(1)當 x→∞時,函數f(x)及F(x)都趨近於零;

(2)當|x|>N,f'(x)及F'(x)都存在且F'(x)≠0;

(3)

存在(或為無窮大),則

三、泰勒公式

中值定理1:如果函數f(x)在x0處具有n階導數,那麼存在x0的一個鄰域,對於該鄰域內的任一x,有

其中1

2.中值定理2:

如果函數f(x)在x0的某一個鄰域U(x0)內具有(n+1)階導數,那麼對任一x屬於U(x0),對於該鄰域內的任一x,有

其中2

四、函數的單調性

定理:設函數y=f(x)在[a,b]上連續,在(a,b)內可導。

(1)如果在(a,b)內f'(x)≥0,且等號僅在有限多個點處成立,那麼函數y=f(x)在[a,b]上單調增加。

(2)如果在(a,b)內f'(x)≤0,且等號僅在有限多個點處成立,那麼函數y=f(x)在[a,b]上單調減少。

五、曲線的凹凸性與拐點

定義:設f(x)在區間I上連續,如果對I上任意兩點x1,x2恆有

那麼稱f(x)在I上的圖形是向上凹的(或凹弧);

如果有

那麼稱f(x)在I上的圖形是向上凸的(或凸弧)。

定理:設f(x)在[a,b]上連續,在(a,b)內具有一階導數和二階導數,那麼

(1)若在(a,b)內f ''(x)>0,則f(x)在[a,b]上的圖像是凹的;

(2)若在(a,b)內f ''(x)<0,則f(x)在[a,b]上的圖像是凸的;

六、求拐點的步驟:

求一階導數 f'(x)和二階導數 f''(x)。令f''(x)=0,解出方程在區間I內的實根,並求出在區間I內f''(x)不存在的點。 3.對於 2 中求出的每一個實根或二階導數不存在的點x0,檢查f''(x)在x0左右兩側的鄰近的符號,那麼當兩側的符號相反是,點(x0,f(x0))是拐點,當兩側的符號相同時,點(x0,f(x0))不是拐點。

以上內容個人總結的內容,純屬個人的觀點,不代表官方的觀點。今天的內容到此為止,下次我們接續討論導數的應用:討論極值、最值、曲率和方程的近似解。最後,喜歡這篇內容的朋友請點擊收藏。歡迎大家在評論區評論。請關注我,我會不斷發布有關專升本數學考試文章或視頻。謝謝支持!希望能幫助你考上專升本。

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