中值定理证明

罗尔定理

如果函数f(x)满足在闭区间[a,b]上连续;在开区间(a,b)内可导;在区间端点处的函数值相等,即f(a)=f(b),那么在(a,b)内至少有一点\varepsilon ,使得f'(\varepsilon)=0

拉格朗日中值定理

如果函数f(x)满足在闭区间[a,b]上连续;在开区间(a,b)内可导,那么在(a,b)内至少有一点\varepsilon,使等式f(b)-f(a)=f'(\varepsilon)(b-a)成立。

证明:

F(x)=(f(x)-f(a))(b-a)-(x-a)(f(b)-f(a))

F(a)=0,F(b)=0

因此由罗尔定理知道:存在一点\varepsilon,使得F'(\varepsilon )=0

f'(\varepsilon )(b-a)-(f(b)-f(a))=0成立,

f(b)-f(a)=f'(\varepsilon)(b-a)

得证。

柯西中值定理

如果函数f(x)g(x)满足:

⑴在闭区间[a,b]上连续;

⑵在开区间(a,b)内可导;

(3)f'(x)g'(x)不同时为0;

(4)g(a)\neq g(b)

则存在\varepsilon \in (a,b),使得

\frac{f'(\varepsilon )}{g'(\varepsilon )}=\frac{f(b)-f(a)}{g(b)-g(a)}

F(x)=(g(x)-g(a))(f(b)-f(a))-(f(x)-f(a))(g(b)-g(a))

由于F(b)=0,F(a)=0

由罗尔定理可知:存在一点\varepsilon,使得F'(\varepsilon )=0

因此:(f(b)-f(a))g'(\varepsilon )-(g(b)-g(a))f'(\varepsilon )=0

因此,有\frac{f'(\varepsilon )}{g'(\varepsilon )}=\frac{f(b)-f(a)}{g(b)-g(a)}成立,得证。

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