设函数f(x)和g(x)和[a b]上存在二阶导数 并且g〞(x)≠0 f(a)=f(b)=g(a)
设函数f(x)和g(x)和[a,b]上存在二阶导数,并且g〞(x)≠0,f(a)=f(b)=g(a)=g(b)=O,试证 (1)在开区间(a,b)内g(x)≠0; (2)在开区间(a,b)内至少存在一点ε,使
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参考解答
正确答案:证:将欲证的等式变形为f(ε)g〞(ε)-f〞(ε)g(ε)=0由此可启发我们构造辅助函数φ(x)=f(x)gˊ(x)-fˊ(x)g(x). (1)用反证法.若存在c∈(ab)使g(c)=0对g(x)在[ac和[cb上应用罗尔定理知存在ε1∈(ac)ε2∈(cd)使gˊ(ε1)=gˊ(ε2)=0. gˊ(x)再在[ε1ε2上应用罗尔定理应存在ε3∈(ε1ε2)使g〞(ε3)=0这与条件g〞(x)≠0矛盾.故在(ab)内g(x)≠0. (2)令φ(x)=f(x)gˊ(x)-fˊ(x)g(x)则φ(a)=φ(b)=0由罗尔定理知存在ε∈(ab)使φˊ(ε)=0即fˊ(ε)gˊ(ε)+f(ε)g〞(ε)-f〞(ε)g(ε)-fˊ(ε)gˊ(ε)=0 即 f(ε)g〞(ε)=f〞(ε)g(ε) 因g(ε)≠0g〞(ε)≠0故得
证:将欲证的等式变形为f(ε)g〞(ε)-f〞(ε)g(ε)=0,由此可启发我们构造辅助函数φ(x)=f(x)gˊ(x)-fˊ(x)g(x).(1)用反证法.若存在c∈(a,b),使g(c)=0,对g(x)在[a,c和[c,b上应用罗尔定理,知存在ε1∈(a,c),ε2∈(c,d),使gˊ(ε1)=gˊ(ε2)=0.gˊ(x)再在[ε1,ε2上应用罗尔定理,应存在ε3∈(ε1,ε2),使g〞(ε3)=0,这与条件g〞(x)≠0矛盾.故在(a,b)内g(x)≠0.(2)令φ(x)=f(x)gˊ(x)-fˊ(x)g(x),则φ(a)=φ(b)=0,由罗尔定理知,存在ε∈(a,b),使φˊ(ε)=0,即fˊ(ε)gˊ(ε)+f(ε)g〞(ε)-f〞(ε)g(ε)-fˊ(ε)gˊ(ε)=0即f(ε)g〞(ε)=f〞(ε)g(ε)因g(ε)≠0,g〞(ε)≠0,故得
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