破解考研數學重災區 中值定理證明思路小結

2021-05-18 03:13:07 字數 2198 閱讀 5535

還有不到40天就到了2016考研初試的時間了,為了讓學生能夠更好地應對考研,本文將討論一下中值定理這塊的相應證明題的一般解題思路。

中值定理這塊一直都是很多考生的「災難區」,一直沒有弄清楚看到乙個題目到底怎麼思考處理,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,那麼我們就會比其他沒做上的同學要高乙個台階,也可以說這是一套「拉仇恨」的題目。下面跨考教育數學教研室佟老師就和大家來一起分析一下這塊內容。

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麼,相當於我們的工具,那需要哪些工具呢?

第一:閉區間連續函式的性質。

最值定理:閉區間連續函式的必有最大值和最小值。

推論:有界性(閉區間連續函式必有界)。

介值定理:閉區間連續函式在最大值和最小值之間中任意乙個數,都可以在區間上找到一點,使得這一點的函式值與之相對應。

零點定理:閉區間連續函式,區間端點函式值符號相異,則區間內必有一點函式值為零。

第二:微分中值定理(乙個引理,三個定理)

費馬引理:函式f(x)在點ξ的某鄰域u(ξ)內有定義,並且在ξ處可導,如果對於任意的x∈u(ξ),都有f(x)≤f(ξ) (或f(x)≥f(ξ) ),那麼f'(ξ)=0。

羅爾定理:如果函式f(x)滿足:

(1)在閉區間[a,b]上連續;

(2)在開區間(a,b)內可導;

在區間端點處的函式值相等,即f(a)=f(b),

那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ  幾何上,羅爾定理的條件表示,曲線弧 (方程為 )是一條連續的曲線弧 ,除端點外處處有不垂直於x軸的切線,且兩端點的縱座標相等。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:如果函式f(x)滿足:

(1)在閉區間[a,b]上連續;

(2)在開區間(a,b)內可導;

在區間端點處的函式值相等,即f(a)=f(b),

那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ  柯西中值定理:如果函式f(x)及f(x)滿足

(1)在閉區間[a,b]上連續;

(2)在開區間(a,b)內可導;

(3)對任一x∈(a,b),f'(x)≠0

那麼在(a,b) 內至少有一點ξ,使等式[f(b)-f(a)]/[f(b)-f(a)]=f'(ξ)/f'(ξ)成立。

第三:積分中值定理:

如果函式 f(x) 在積分區間[a, b]上連續,則在 [a, b]上至少存在乙個點 ξ,使下式成立

加強版:如果函式 f(x) 在積分區間[a, b]上連續,則在 (a, b)上至少存在乙個點 ξ,使下式成立

第四:變限積分求導定理: 如果函式f(x)在區間[a,b]上連續,則積分變上限函式在[a,b]上具有導數,並且導數為:

第五:牛頓--萊布尼茨公式:如果函式f(x) 在區間[a,b] 上連續,並且存在原函式f(x) ,則

以上定理要求理解並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「小訊號」,希望大家理解清楚並掌握:

1. 所有定理中只有介值定理和積分中值定理中的ξ所屬區間是閉區間。

2. 拉格朗日中值定理是函式f(x)與導函式f'(x)之間的橋梁。

3. 積分中值定理是定積分與函式之間的橋梁。

4. 羅爾定理和拉格朗日中值定理處理的物件是乙個函式,而柯西中值定理處理的物件是兩個函式,如果結論中有兩個函式,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。

其次對於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:證明結論簡單型和複雜型,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式值相等,需找此條件一般會運用閉區間連續函式的性質、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。

複雜型就是結論比較複雜,需要建立輔助函式,再使輔助函式滿足羅爾定理的條件。輔助函式的建立一般借助於解微分方程的思想。第二就是存在兩個點使之滿足某表示式。

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。

最後希望同學們仔細研究這塊內容的歷年真題,通過研究真正的把處理方法轉化為自己的,跨考教育祝大家考研成功!

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