拉格朗日中值定理ξ怎么求_微分中值(拉格朗日中值定理篇):转角遇到别样的爱!...

本文通过拉格朗日中值定理的转角模型,解释如何将其从难题转化为解题工具。Kaysen和煜神提供了证明思路和典型例题,帮助理解并运用拉格朗日中值定理证明等式和不等式,旨在提升数学思维能力。

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拉格朗日作为中值定理的老大难,理解难、应用广泛,难题普遍都有它,例如证明不等式和等式、求极限、级数收敛等。堪称搅屎棍一样的存在,做起题来进退维谷,那么怎么把这个搅屎棍变成解题的金箍棒呢?

本文Kaysen和煜神(数学148悍将)将从拉格朗日转角模型出发给出绚丽小巧的定理证明,演示等式证明思路4例、不等式证明3例,带你一步一步构造解题思路,激发中值定理的创造性数学思维,从而将面对拉格朗日中值的畏惧转为淡定。

(P.S. 拉氏中值求极限内容见下期文章)

一、 拉氏中值的转角模型

罗尔定理,可看作教科书式的爱情模型,端点值相同,可看做是感情顺其自然的开始与结束,最后一拍两散,互不相欠。罗尔定理的通俗理解文章见下:

kaysen:微分中值定理(罗尔定理篇):万能爱情模型全搞定!​zhuanlan.zhihu.com
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拉格朗日定理,则可看作现实中充满遗憾与纠缠的模型,缘未尽而人已散,或缘已尽而情未了。

示意图如下:

好的!以下是关于如何用 MATLAB 绘制拉格朗日中值定理几何意义图像的详细说明: --- 拉格朗日中值定理的核心思想是,在函数满足连续性和可导性的前提下,存在某一点处的切线斜率等于区间两端点连线的斜率。通过 MATLAB 可以直观地展示这一性质。 步骤如下: 1. 定义一个闭区间 `[a, b]` 和该区间的光滑函数 `f(x)`; 2. 计算端点 `(a, f(a))` 和 `(b, f(b))` 的坐标,并确定它们之间的割线方程; 3. 找到使得曲线在某个点上切线平行于这条割线的位置; 4. 将上述内容可视化成图。 MATLAB 示例代码如下: ```matlab % 清空环境变量并关闭所有图形窗口 clear; clc; close all; % 设置参数 a、b 表示研究区间的边界;定义具体的函数形式例如 sin 或多项式等 syms x real; a = -pi / 2; b = pi / 2; % [a,b] f = @(x) sin(x); % 函数 y=f(x) fa = double(f(a)); fb = double(f(b)); % 割线 斜率k=(fb-fa)/(b-a),对应直线y=k*(x-a)+fa m = (fb - fa) / (b - a); secant_line = @(x) m * (x - a) + fa; % 寻找 c 点位置 导数等于割线斜率的地方 diff_f'(ξ)=m dfdx = matlabFunction(diff(f(x), 'x')); sol_c = solve(dfdx(x)==m,'real'); sol_c=double(sol_c); if ~isempty(sol_c) disp('符合条件的 ξ=' num2str(sol_c)); else error('无法找到满足条件的 ξ'); end plot_x=linspace(-2*pi , 2*pi ,500 ); plot_y=arrayfun( f, plot_x ); figure(); hold on; grid minor; title(['Lagrange MVT Geometric Illustration']); xlabel('$x$','Interpreter','latex'),ylabel('$y=\sin(x)$','Interpreter','latex'); h_plot_func = plot(plot_x , arrayfun(@f , plot_x ),'-g',LineWidth=2); set(h_plot_func ,'DisplayName','$\mathbf{y=sin(x)}$'); line([a;b],[fa;fb],'Color',[0 .7 1 ],'LineStyle','-.'); text((a+b)/2,(fa+fb)/2,['Slope=',num2str(m)],... HorizontalAlignment='center',... VerticalAlignment='bottom'); for iC=size(sol_c(:)) ci_value=sol_c(iC); hi_ci_point=plot(ci_value,f(ci_value),'ro','MarkerSize',8,... 'MarkerFaceColor','r'); text(ci_value+.06,f(ci_value)-.06,... sprintf('(%.2f,\n %.2f)',ci_value,double(f(ci_value))),FontSize=9); end legend show; axis tight equal; ``` 解释: 此脚本先绘制了选定范围内的原函数图像以及两点间连接而成的直线段表示割线。然后计算得出那个特定“中间”位置 `ξ` 并标注出来。最后将结果呈现在一张图表之中方便观察理解拉格朗日均值理论的实际含义。
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