發(fā)布時間: 2016年03月23日
2016考研數學重災區(qū):中值定理證明思路
中值定理這塊一直都是很多考生的"災難區(qū)",一直沒有弄清楚看到一個題目到底怎么思考處理,因此也是考研得分比較低的一塊內容,如果考生能把中值定理的證明題拿下,那么我們就會比其他沒做上的同學要高一個臺階,也可以說這是一套"拉仇恨"的題目。下面考研就和大家來一起分析一下這塊內容。
破解方法:
一、具體考點分析
首先我們必須弄清楚這塊證明需要的理論基礎是什么,相當于我們的工具,那需要哪些工具呢?
第一:閉區(qū)間連續(xù)函數的性質。
最值定理:閉區(qū)間連續(xù)函數的必有最大值和最小值。
推論:有界性(閉區(qū)間連續(xù)函數必有界)。
介值定理:閉區(qū)間連續(xù)函數在最大值和最小值之間中任意一個數,都可以在區(qū)間上找到一點,使得這一點的函數值與之相對應。
零點定理:閉區(qū)間連續(xù)函數,區(qū)間端點函數值符號相異,則區(qū)間內必有一點函數值為零。
第二:微分中值定理(一個引理,三個定理)
費馬引理:函數f(x)在點ξ的某鄰域U(ξ)內有定義,并且在ξ處可導,如果對于任意的x∈U(ξ),都有f(x)≤f(ξ) (或f(x)≥f(ξ) ),那么f'(ξ)=0。
羅爾定理:如果函數f(x)滿足:
(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù);
(2)在開區(qū)間(a,b)內可導;
在區(qū)間端點處的函數值相等,即f(a)=f(b
那么在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ,使得 f?(ξ)="0.
幾何上,羅爾定理的條件表示,曲線弧 (方程為 )是一條連續(xù)的曲線弧 ,除端點外處處有不垂直于x軸的切線,且兩端點的縱坐標相等。而定理結論表明:
弧上至少有一點 ,曲線在該點切線是水平的。
拉格朗日中值定理:如果函數f(x)滿足:
(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù);
(2)在開區(qū)間(a,b)內可導;
在區(qū)間端點處的函數值相等,即f(a)=f(b),
那么在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ
加強版:如果函數 f(x) 在積分區(qū)間[a, b]上連續(xù),則在 (a, b)上至少存在一個點 ξ,使下式成立
第四:變限積分求導定理: 如果函數f(x)在區(qū)間[a,b]上連續(xù),則積分變上限函數在[a,b]上具有導數,并且導數為:
第五:牛頓--萊布尼茨公式:如果函數f(x) 在區(qū)間[a,b] 上連續(xù),并且存在原函數F(x) ,則
以上定理要求理解并掌握定理內容和相應證明過程。
二、注意事項
針對上文中具體的考點,佟老師再給出幾點注意事項,這幾個注意事項也是在證明題中的"小信號",希望大家理解清楚并掌握:
1. 所有定理中只有介值定理和積分中值定理中的ξ所屬區(qū)間是閉區(qū)間。
2. 拉格朗日中值定理是函數f(x)與導函數f'(x)之間的橋梁。
3. 積分中值定理是定積分與函數之間的橋梁。
4. 羅爾定理和拉格朗日中值定理處理的對象是一個函數,而柯西中值定理處理的對象是兩個函數,如果結論中有兩個函數,形式與柯西中值定理的形式類似,這時就要想到我們的柯西中值定理。
5. 積分中值定理的加強版若在定理證明中應用,必須先證明。
其次對于中值定理證明一般分為兩大類題型:第一應用羅爾定理證明,也可又分為兩小類:證明結論簡單型和復雜型,簡單型一般有證明f'(ξ)=0,f'(ξ)=k (k為任意常數),f'(ξ1)=g'(ξ2),f''(ξ)=0,f''(ξ)=g''(ξ),
像這樣的結論一般只需要找羅爾定理的條件就可以了,一般羅爾定理的前兩個條件題目均告知,只是要需找兩個不同點的函數值相等,需找此條件一般會運用閉區(qū)間連續(xù)函數的性質、積分中值定理、拉格朗日中值定理、極限的性質、導數的定義等知識點。復雜型就是結論比較復雜,需要建立輔助函數,再使輔助函數滿足羅爾定理的條件。輔助函數的建立一般借助于解微分方程的思想。第二就是存在兩個點使之滿足某表達式。這樣的題目一般利用拉格朗日中值定理和柯西中值定理,處理思想把結論中相同字母放到等是一側首先處理。
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