证明拉格朗日中值定理 - 爱问答

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证明拉格朗日中值定理

重点不在过程,在于怎么推出辅助函数

好,一下就数形结合的方法分析一下证明思路,(你最好画画图形哦)

拉格朗日中值定理是由洛尔定理推出来的,看看他们的条件和结论的相同和不同之处就可以找到他们的联系,从而找到证明思路

除了连续和可导的条件之外,

洛尔定理说的是  如果有 f(a)=f(b),   则必有点c,   a<c<b,   使得  f ′(c)=0

拉格朗日定理没有   f(a)=f(b) 的条件,结论是 必有点c,   a<c<b,   使得  f ′(c)=[f(b)-f(a)]/(b-a)

一比较,可以看出 如果 f(b)=f(a),  拉格朗日定理的结论就是洛尔定理


再看看几何意义,洛尔定理说的是条件成立时,在 f(x)的 曲线上必有一点切线平行于x轴

拉格朗日定理说的是条件成立时,f(x) 的曲线上必有一点其切线平行于连接两个端点的弦


由此作一个函数 F(x) 使他等于函数值  f(x)与 弦的纵坐标的差,那么在两个端点处,F(a)=Fb)=0,由这个思路就可以设计一个辅助函数       F(x)=f(x)-{f(a)+(x-a)[f(b)-f(a)]/(b-a)]            (*)

其中{   }内的式子就是连接曲线  f(x)上端点 A(a,f(a)),  B(b,f(b))的弦所在直线上的点的纵坐标   y=f(a)+[f(b)-f(a)]/(x-a)     (想想,这不就是弦的点斜式吗?)


 (*) 中的 辅助函数   F(x)显然满足洛尔定理的条件:除了连续与可导的条件外,有F(b)=F(a)=0,   所以有c   a<c<b  使得    F′(c)=0,   即     f ′(c)=(f(b)-f(a))/(b-a)

明白了辅助函数 (*)是怎么想到的吧?


搞清楚了拉格朗日定理证明中辅助函数的设计思路,其实你可以设计出一系列类似的辅助函数,甚至比书上的辅助函数更简单的函数,同样可以证明这个定理

试试吧,祝你成功


在拉格朗日中值定理的证明中如何构造辅助函数的问题,在网上有相关资料,而且推导过程很详细,可以仔细体会一下。比如这个https://wenku.baidu.com/view/177ab31610661ed9ad51f370.html


证明如下:如果函数f(x)在(a,b)上可导,[a,b]上连续,则必有一ξ∈[a,b]使得f'(ξ)*(b-a)=f(b)-f(a)示意图令f(x)为y,所以该公式可写成△y=f'(x+θ△x)*△x (0<θ<1)

 

利用罗尔定理

用罗尔定理证明,端点函数值要相等

根据几何图象,曲线和弦有公共端点,据此构造函数

即曲线减去直线(弦)

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