閉區間上連續函數有4個簡單並且重要的性質,有界性定理、最值定理、零值點定理和介值定理.它們往往配合微分中值定理使用,對於證明題很是重要.有界性定理
「證明」如果
最值定理零值點原理若函數
在閉區間上連續,且與異號,那麼在開區間內至少存在一點,使得介值原理若函數在閉區間上連續,且,那麼對於與之間的任意一個數,在開區間內至少有一點,使得.典型例題(1)方程在內有唯一的實根;
(2)求
「分析」第一問有介值定理(或零值點定理)和單調性易證,第二問要用到數列的單調有界性.
「解析」(1)因為,所以在內存在一個根.
所以存在,且記.所以
得,.
典型例題「分析」證明存在,使得某個含有的式子成立,通常都需要根據所證的式子或其變形,構造一個輔助函數,將問題轉化為證明存在,使得成立.而這又常常可用零值點定理加以證明.
「解析」若對任意的都有,則,與已知矛盾.
如果這兩個式子中的某個等號成立,例如,則所證結論成立,如果上面的兩個式子都不取等號,即有則對於上連續的函數,有
於是由零值點定理知,存在介於與之間的一點,使得,即.典型例題試證:在上有最大值.
「分析」最值定理是在閉區間的條件下適用,因此做此題時應將開區間想辦法轉換成閉區間.
「解析」任取定一點,由端點的條件與極限的定義可知使得當 和時有.則上最大就是上之最大.而函數在閉區間上連續,由最值定理,在上有最大值,即在上有最大值.
典型例題
「分析」涉及的題,現階段一般採用介值原理和零值點原理解決.
「解析」記在上的最小值為,最大值為,則
所以由連續函數的介值原理知,存在,使得,即
典型例題「分析」極限存在左右極限相等,故求左右極限.
「解析」由於
而
所以.
資料來源:北洋數學研究社·學研部