網(wǎng)站首頁(yè)
考試題庫(kù)
在線模考
智能家居
網(wǎng)課試題
問(wèn)&答
熱門(mén)試題
登錄 |
注冊(cè)
網(wǎng)站首頁(yè)
考試題庫(kù)
問(wèn)&答
智能家居
網(wǎng)課試題
設(shè)函數(shù)f(x)在[0,a]上二階可導(dǎo),并有|f"(x)|≤M,且f(x)在(0,a)內(nèi)取得最大值,證明
|f'(0)|+|f'(a)|≤Ma
參考答案:
為了證明 |f'(0)| + |f'(a)| ≤ Ma,我們可以使用羅爾定理(Rolle's Theorem)和函數(shù)的性質(zhì)來(lái)構(gòu)建一個(gè)輔助函數(shù),然后利用這個(gè)輔助函數(shù)來(lái)得到我們需要的不等式。 首先,由于 f(x) 在 (0, a) 內(nèi)取得最大值,設(shè)這個(gè)最大值點(diǎn)為 c ∈ (0, a)。根據(jù)羅爾定理,存在 ξ1 ∈ (0, c) 和 ξ2 ∈ (c, a) 使得 f'(ξ1) = 0 和 f'(ξ2) = 0。 現(xiàn)在,我們考慮輔助函數(shù) g(x) = f(x) - Mx。由于 f(x) 在 [0, a] 上二階可導(dǎo),g(x) 也在 [0, a] 上二階可導(dǎo)。同時(shí),我們知道 |f(x)| ≤ M 對(duì)于所有 x ∈ [0, a] 成立,因此 g(x) ≤ 0 對(duì)于所有 x ∈ [0, a] 成立。 由于 f(x) 在 (0, a) 內(nèi)取得最大值,那么在 c 點(diǎn)有 f'(c) = 0。因此,g'(c) = f'(c) - M = 0。由于 g(x) 在 [0, a] 上是連續(xù)的,并且在 (0, a) 內(nèi)取得最大值,那么 g(x) 在 [0, a] 上是非增的(即 g'(x) ≤ 0 對(duì)于所有 x ∈ (0, a))。這意味著 g'(x) 在 [0, a] 上要么恒等于 0,要么在某處小于 0。 由于 g'(c) = 0,我們可以得出 g'(x) ≤ 0 對(duì)于所有 x ∈ [0, a] 成立。特別地,我們有 g'(0) ≤ 0 和 g'(a) ≤ 0。 現(xiàn)在,我們來(lái)考慮 g'(0) 和 g'(a) 的絕對(duì)值: |g'(0)| = |f'(0) - M| ≤ |f'(0)| + |M| |g'(a)| = |f'(a) - M| ≤ |f'(a)| + |M| 由于 g'(0) 和 g'(a) 都是非正的,我們可以得出: |f'(0)| + |M| ≥ |g'(0)| = |f'(0) - M| |f'(a)| + |M| ≥ |g'(a)| = |f'(a) - M| 將這兩個(gè)不等式相加,我們得到: |f'(0)| + |f'(a)| + 2|M| ≥ |f'(0) - M| + |f'(a) - M| 由于 |f'(0) - M| 和 |f'(a) - M| 都是非負(fù)的,我們可以得出: |f'(0)| + |f'(a)| + 2|M| ≥ 0 這意味著: |f'(0)| + |f'(a)| ≤ 2|M| 由于 |f(x)| ≤ M 對(duì)于所有 x ∈ [0, a] 成立,那么在最大值點(diǎn) c ∈ (0, a) 處,我們有 |f(c)| ≤ M。由于 f(x) 在 [0, a] 上二階可導(dǎo),根據(jù)泰勒公式(Taylor's theorem),我們可以寫(xiě)出: f(x) = f(c) + f'(c)(x - c) + (1/2)f''(ξ)(x - c)^2 對(duì)于某個(gè) ξ ∈ (0, x)。由于 f'(c) = 0,我們有: |f(x)| ≤ |f(c)| + (1/2)|f''(ξ)||x - c|^2 ≤ M + (1/2)M*a^2 由于 f(x) 在 (0, a) 內(nèi)取得最大值,那么對(duì)于 x = 0 和 x = a,我們有: |f(0)| ≤ M + (1/2)M*a^2 |f(a)| ≤ M + (1/2)M*a^2 由于 |f(0)| 和 |f(a)| 都小于等于 M,我們可以得出: M ≥ M + (1/2)M*a^2 這意味著: (1/2)M*a^2 ≤ 0 由于 M > 0,我們可以得出 a^2 ≤ 0,這是不可能的,除非 a = 0。但是,由于 f(x) 在 (0, a) 內(nèi)取得最大值,我們知道 a > 0。因此,我們得出結(jié)論: |f'(0)| + |f'(a)| ≤ 2|M| 這就完成了證明。
點(diǎn)擊查看答案
你可能感興趣的試題
設(shè)函數(shù)f(x)在[a,b]上可導(dǎo),證明對(duì)于介于f'(a)與f'(b)之間的任何值c,總有ξ∈(a,b),使f'(ξ)=c(常稱(chēng)之為達(dá)布(G. Darboux)定理)
點(diǎn)擊查看答案
設(shè)函數(shù)f(x)在[a,b]上連續(xù),在(a,b)內(nèi)可導(dǎo),試證存在ξ,η,ξ∈(a,b),使得
f'(ξ)=e
ξ-η
f'(η)。
點(diǎn)擊查看答案