第四章.中值定理与导数的应用
第四章．中值定理与导数的应用
要求掌握的内容：
1、理解罗尔定理和拉格朗日中值定理
2、会用洛必达法则求函数极限
3、掌握函数单调性的判别方法
4、了解函数极值的概念，掌握函数极值、最值的求法及应用
5、会用导数判断函数图形的凹凸性，会求函数的拐点和渐近线。
6、会描绘简单函数的图形
一、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；其中a不等于b；在区间端点处的函数值相等，即f(a)=f(b)，那么在区间(a,b)内至少存在一点ξ(a<ξ 罗尔定理的三个已知条件的直观意义是：f(x)在[a,b] 上连续表明曲线连同端点在内是无缝隙的曲线；f(x)在内 (a,b)可导表明曲线y=f(x)在每一点处有切线存在； f(a)=f(b)表明曲线的割线（直线AB）平行于x轴.罗尔定 理的结论的直观意义是：在(a,b)内至少能找到一点ξ，使 f'(ξ)=0，表明曲线上至少有一点的切线斜率为0，从而 切线平行于割线AB，也就平行于x轴. 二、拉格郎日中值定理 定义：如果函数f(x)在（a，b）上可导，[a,b]上连续，则必有一ξ∈[a,b]使得f' (ξ)*(b-a)=f(b)-f(a)，上式给出了自变量取得的 有限增量△x时，函数增量△y的准确表达式，因 此本定理也叫有限增量定理 几何意义：若连续曲线y=f(x)在A(a,f(a)),B(b,f(b)) 两点间的每一点处都有不垂直与x轴的切线,则曲 线在A,B间至少存在一点P(c,f(c)),使得该曲线在 P点的切线与割线AB平行. 三、罗比达法则 洛必达法则是在一定条件下通过分子分母分别求导再求极限来确定未定式值的方法。设 (1)当x→a时，函数f(x)及F(x)都趋于零； (2)在点a的去心邻域内，f'(x)及F'(x)都存在且F'(x)≠0； (3)当x→a时lim f'(x)/F'(x)存在(或为无穷大)，那么 x→a时 lim f(x)/F(x)=lim f'(x)/F'(x)。 再设 (1)当x→∞时，函数f(x)及F(x)都趋于无穷； (2)当|x|>N时f'(x)及F'(x)都存在，且F'(x)≠0； (3)当x→∞时lim f'(x)/F'(x)存在(或为无穷大)，那么 x→∞时 lim f(x)/F(x)=lim f'(x)/F'(x)。 利用洛必达法则求未定式的极限是微分学中的重点之一，在解题中应注意： 1、在着手求极限以前，首先要检查是否满足0/0或∞/∞型，否则滥用洛必达法则会出错。当不存在时（不包括∞情形），就不能用洛必达法则，这时称洛必达法则不适用。 2、若条件符合，洛必达法则可连续多次使用，直到求出极限为止。 四、函数单调性的判断 1、定义法 2、一阶倒数的符号 （1）若在（a，b）内f'(x)>0，则f(x)在[a，b]上单调上升； （2）若在（a，b）内 f'(x)<0，则 f(x) 在[a，b]上单调下降。 五、倒数求极值的一般步骤： 1、求一阶倒数 2、另一阶倒数等于0，求出极值点 3、判断极值点两端的符号 4、求极值点。 六、二阶导数与函数凹凸性的关系。 函数在区间的二阶导数大于0，在该区间是凹函数，小于0是凸函数 重点提示：拉格朗日中值定理，用倒数判定单调性，函数的图像，极值的方法。 第三章 中值定理与导数的应用 §3. 1 中值定理 一、罗尔定理 费马引理 设函数f (x )在点x 0的某邻域U (x 0)内有定义, 并且在x 0处可导, 如果对任意x ∈U (x 0), 有 f (x )≤f (x 0) (或f (x )≥f (x 0)), 那么f '(x 0)=0. 罗尔定理 如果函数)(x f 满足：（1）在闭区间],[b a 上连续, （2）在开区间),(b a 内可导, （3）在区间端点处的函数值相等，即)()(b f a f =, 那么在),(b a 内至少在一点 )(b a <<ξξ , 使得函数)(x f 在该点的导数等于零，即0)('=ξf . 例:设函数)(x f 在[0,1]上连续，在(0,1)上可导，0)1(=f ，证明：在(0,1)内存在ξ，使得ξ ξξ) ()(f f - ='． 【分析】本题的难点是构造辅助函数，可如下分析： ()0)(0)()(0)()() ()(=' →='+→='+→- ='x xf x f x x f f f f f ξξξξ ξξ 【证明】令)()(x xf x G =，则)(x G 在[0,1]上连续，在(0,1)上可导，且 0)1(1G (1 )0,0)(0)0(====f f G ,)()()(x f x x f x G '+=' 由罗尔中值定理知，存在)1,0(∈ξ，使得)()()(ξξξξf f G '+='．即ξ ξξ) ()(f f - =' 例：设函数f (x ), g (x )在[a , b ]上连续，在(a , b )内具有二阶导数且存在相等的最大值，f (a )=g (a ), f (b )=g (b ), 证明：存在(,)a b ξ∈，使得()().f g ξξ''''= 【分析】需要证明的结论与导数有关，自然联想到用微分中值定理，事实上，若令 ()()()F x f x g x =-，则问题转化为证明()0F ξ''=, 只需对()F x '用罗尔定理，关键是 1基础知识详解 先回顾一下第一章的几个重要定理 1、0 lim ()()x x x f x A f x A α→∞→=?=+ ，这是极限值与函数值（貌似是邻域）之间的 关系 2、=+()o αββαα?: ，这是两个等价无穷小之间的关系 3、零点定理： 条件：闭区间[a,b]上连续、()()0f a f b < (两个端点值异号) 结论：在开区间(a,b)上存在ζ ，使得()0f ζ= 4、介值定理： 条件：闭区间[a,b]上连续、[()][()]f a A B f b =≠= 结论：对于任意min(,)max(,)A B C A B <<，一定在开区间(a,b)上存在ζ，使得 ()f C ζ=。 5、介值定理的推论： 闭区间上的连续函数一定可以取得最大值M 和最小值m 之间的一切值。 第三章 微分中值定理和导数的应用 1、罗尔定理 条件：闭区间[a,b]连续，开区间(a,b)可导，f(a)=f(b) 结论：在开区间(a,b)上存在ζ ，使得 '()0f ζ= 2、拉格朗日中值定理 条件：闭区间[a,b]连续，开区间(a,b)可导 结论：在开区间(a,b)上存在ζ ，使得()()'()()f b f a f b a ζ-=- 3、柯西中值定理 条件：闭区间[a,b]连续，开区间(a,b)可导，()0,(,)g x x a b ≠∈ 结论：在开区间(a,b)上存在ζ ，使得 ()()'() ()()'() f b f a f g b g a g ζζ-= - 拉格朗日中值定理是柯西中值定理的特殊情况，当g(x)=x 时，柯西中值定理就变成了拉格朗日中值定理。 4、对罗尔定理，拉格朗日定理的理解。 罗尔定理的结论是导数存在0值，一般命题人出题证明存在0值，一般都用罗尔定理。当然也有用第一章的零点定理的。但是两个定理有明显不同和限制，那就是，零点定理两端点相乘小于0，则存在0值。而罗尔定理是两个端点大小相同， 习题3 一、填空题 1．设，则有_________个根，它们分别位于_ _______ 区间； 2．函数在上满足拉格朗日定理条件的； ３．函数与在区间上满足柯西定理条件的 ； 4．函数在上满足拉格朗日中值定理条件的； ５．； 6．； 7．; 8．函数的单调减区间是； 9．设在可导，则是在点处取得极值的条件； 10．函数在及取得极值，则； 11. 函数的极小值是; 12．函数的单调增区间为； 13. 函数的极小值点是； 14. 函数在上的最大值为，最小值为； 14. 函数在的最小值为; 15. 设点是曲线的拐点,则; 16. 曲线的下凹区间为,曲线的拐点为; 17. 曲线的上凹区间为; 18. 曲线的拐点为; 19. 若是的四次多项式函数,它有两个拐点,并且在点 处的切线平行于轴,那么函数的表达式是; 20. 曲线的拐点为; 21. 曲线的水平渐近线的方程是,垂直渐近线的方程是; 22. 的垂直渐近线为; 水平渐近线为; 23. 曲线在的曲率; 24. 曲线的曲率计算公式为; 25. 抛物线在顶点处的曲率为; 二. 单项选择题 1. 罗尔定理中的三个条件;在上连续,在可导,且 是在至少存在一点,使得成立的( ). 必要条件充分条件充要条件既非充分也非必要 2. 函数，则（）. 在任意闭区间上罗尔定理一定成立；在上罗尔定理不成立； 在上罗尔定理成立；在任意闭区间上，罗尔定理都不成立； 3. 设函数在区间上连续,在开区间上可导,且, ,则必有( ). ; ; 4. 下列函数在上满足拉格朗日中值定理条件的是( ). ; ; ; 5. 函数,它在( ). 不满足拉格朗日中值定理的条件; 满足拉格朗日中值定理的条件,且; 满足中值定理的条件,但无法求出的表达式; 不满足中值定理条件,但有满足中值定理的结论. 6. 若在开区间可导,且是任意两点,则至少存在一点使得下式成立( ). ; 7. 设是的可导函数,是的任意两点,则( ) . 第三章 中值定理与导数的应用 一、 基本内容 （一） 中值定理 1.罗尔定理 如果函数)(x f 在闭区间],[b a 上连续，在开区间),(b a 内可导，且)()(b f a f =，那么在),(b a 内存在一点ξ，使得0)(='ξf . For personal use only in study and research; not for commercial use 2.拉格朗日中值定理 如果函数)(x f 在闭区间],[b a 上连续，在开区间),(b a 内可导，那么在),(b a 内至少有一点ξ，使得 a b a f b f f --= ') ()()(ξ 其微分形式为 x f x f x x f ??'=-?+)()()(ξ 这里10,< (2)在点a 的某去心邻域内，)(x f '及)(x g '都存在且0)(≠'x g ； (3)) () (l i m x g x f a x ''→存在（或为无穷大），那么 ) () (lim )()(lim x g x f x g x f a x a x ''=→→ 2.法则2 如果函数)(x f 及)(x g 满足条件： (1)0)(lim =∞ →x f x , 0)(lim =∞ →x g x ； (2)当N x >时，)(x f '及)(x g '都存在且0)(≠'x g ； (3) ) () (lim x g x f x ''∞ →存在（或为无穷大）； 那么 ) ()(lim )()(lim x g x f x g x f x x ''=∞→∞ → 以上两个法则是针对00型未定式. 对∞ ∞ 型未定式，也有相应的两个法则. 对∞?0、∞-∞、00、∞1、0∞型未定式，可以通过变形将其转化成00或∞ ∞ 型来求. （三） 泰勒公式 1.带拉格朗日余项的泰勒公式 设函数)(x f y =在0x 的某邻域),(0δx U 内有1+n 阶导数，那么在此邻域内有 +-''+ -'+=200000)(2) ())(()()(x x x f x x x f x f x f ！ )()(!) (00)(x R x x n x f n n n +-+ 10)1()()! 1() ()(++-+=n n n x x n f x R ξ 其中ξ在0x 和x 之间，)(x R n 是拉格朗日余项. （四） 函数的单调性 函数单调性的判别法 设函数)(x f y =在],[b a 上连续，在),(b a 内可导. (1)如果在),(b a 内0)(>'x f ，那么函数)(x f y =在],[b a 上单调增加； 第四章 中值定理与导数的应用 一、填空 1、若()x x x f -=3在[0，3]上满足罗尔定理的ξ值为 。 2、若2 1 cos 1sin lim 20=-→kx x x ，则k = 。 3、=a ，=b 时，点（1，3）为2 3bx ax y +=的拐点。 4、3+=x e x 在),(+∞-∞内的实根的个数为 。 5、函数)1ln(2 x x y +-=的单调递增区间 ，在[-1，1]中最大值为 ，最小值为 。 6、函数23 )5()(-=x x x f 的驻点为 ，其极大值为 ，极小值为 。 7、若5)(cos sin lim 0=--→b x a e x x x ，则=a ，=b 。 8、x x x y )1 1(-+=的水平渐近线为 。 二、选择 1、设R x x x x f ∈+-='),12)(1()(，则在)4 1 ,21(- 内)(x f 是（ ） A 、单调增加，图形上凹 B 、单调减少，图形上凹 C 、单调增加，图形下凹 D 、单调减少，图形下凹 2、设函数)(x f 在[0，1]上可导，0)(>'x f 并且0)1(,0)0(> 第三讲 导数（中值定理部分） 1．设()f x 在[0,1]上连续，在(0,1)内可导，且(1)0f =；证明至少存在一点(0,1)ξ∈，使得 2() ()f f ξξξ '=- 。 证明：作2 ()()F x x f x =，(0)(1)0F F ==，2 ()()2()F x x f x xf x ''=+，由Rolle 定理知，至少存 在一点(0,1)ξ∈，使得2 ()()2()[()2()]0F f f f f ξξξξξξξξξ'''=+=+=，因为0ξ≠，故有 ()2()0f f ξξξ'+=，即2() ()f f ξξξ '=- 。 （本题思路：由2() ()f f ξξξ '=- 得()2()0f f ξξξ'+=，疑似某个函数与()f x 相乘后求导，不难 看出该函数的导数比原函数低1次且为2倍，考虑是2 x ，即2 ()()F x x f x =。） 2．设()f x 在[,]a b 上二阶可导，1x ，2x ，3x 为[,]a b 内三点，123x x x <<，且 123()()()f x f x f x ==；证明在[,]a b 上至少存在一点ξ，使得()0f ξ''=。 证明：因为12()()f x f x =，且()f x 在12[,]x x 上满足Rolle 定理条件，故至少存在一点 112(,)y x x ∈，使得1()0f y '=；同理由于23()()f x f x =，故至少存在一点223(,)y x x ∈，使 得2()0f y '=；综上，()f x '在区间12[,]y y 上可导且12()()0f y f y ''==，故至少存在一点 12(,)[,]y y a b ξ∈?，使得()0f ξ''=。 3．设()f x 在[,]a b 上连续，在(,)a b 内二阶可导；连接点(,())a f a 和(,())b f b 的直线与曲线()y f x =交于点(,())c f c （a c b <<），证明至少存在一点(,)a b ξ∈，使得()0f ξ''=。 证明：由Lagrange 中值定理可知 在[,]a c 上，存在11(,)a c η∈，使1()()()() ()f c f a f b f a f c a b a η--'== --， 在[,]c b 上，存在2(,)c b η∈，使2()()()() ()f b f c f b f a f b c b a η--'== --， 所以12()()f f ηη''=。 在12[,]ηη上，由Rolle 定理，至少存在一点12(,)ξηη∈，使()0f ξ''=。 4．设在[,]a b 上，()0f x >且可导；证明存在一点(,)a b ξ∈，使得()() ln ()()() f b f b a f a f ξξ'=-。 证明：因为()0f x >，作()ln ()F x f x =，() ()() f x F x f x ''= 在[,]a b 上运用Lagrange 中值定理，存在一点(,)a b ξ∈，使得()()() ()() F b F a f F b a f ξξξ'-'==-，即 得()() ln ()()() f b f b a f a f ξξ'=-。 （本题思路：由()()ln ()()()f b f b a f a f ξξ'=-得ln ()ln () [ln ()]x f b f a f x b a ξ =-'=-， 故取()ln ()F x f x =。） 5．设()f x 在[,]a b 上可微，且()()0f a f b ''<，证明：存在(,)a b ξ∈，使()0f ξ'=。 (A) 一选择 1—5 BCBDB 二计算与证明 1 .若 x 0，证明 e x 1 x 。 证明：令 F x =e x _1_x ，则 F x =e x -1 当x 0时，F'x ?0,从而Fx 在0单增 因为F0=0，故Fx ?0,即 e x 1 x 2 2 .设 x 0，证明 x - x In 1 x :: x 。 2 证明： -In 1 X ，贝u f x =1 —X-丄二二 2 因x ? 0，贝U f x ：：： 0，从而f x 在0, ?::单减。 2 x 故 f x :: f 0 =0，即卩 x In 1 x 2 20：令 g x ；=ln 1 x -x ，则 g x 1 ——1 1 + x 当x 0时，g x ：：： 0，从而g x 在0「：：单减 故 g x : g 0 = 0，即 In 1 x < x 2 由 1°、20 知，x —亠：：：l n 1 ? x :: x 2 (B ) 一选择 1— 4 CBDD 习题3.1 1°:令 f x R x - 计算与证明 arcta n arcta n — n n +1 1 1 解：令F x "「如x ，则Fx 在GJ 上连续，在占*可导，故 1 1 arctan arcta n — ，使 f n LJ v f 1 1 当n 时，贝厂＞ 0 1 故原式二 lim f = lim 2 = 1 2.设f x 在0,1 1上可导，且0 ：：： f x ：：： 1，对于任何x ?0,1 ，都有f x - 1， 试证：在0,1内，有且仅有一个数X ，使f x = x 。 证：令Fx 二fx-x ，因为Fx 在0,1上连续，且F0二f0 0， F 1二f 1 -1 ：：：0，则由零点存在定理在 0,1内至少存在一点 x ，使 F x 二 f x = 0，即 f x 二 x 。 下证唯一性。设在0,1内存在两个点X 1与X 2，且X 1 ::： X 2，使f X 1 = x 1， f X 2 1=X 2，在〔X 1,X 2 1上运用拉格朗日中值定理，则有 ：5 1X1, X 2 ，使 得 f = f X 2 - f X 1 二 X 2 -X 1 二 1 x 2 _捲 x 2 _捲 这与题设f X =1矛盾，故只有一个X 使f X 二X 。 3 .设fx 在1,2 1上具有二阶导数f x ，且f2二f1=0，如果 F x -1 f x ，证明至少存在一点 1,2，使F 」=0。 求lim n _L ：i 由拉格朗日定理知，存在一点 第四章．中值定理与导数的应用 要求掌握的内容： 1、理解罗尔定理和拉格朗日中值定理 2、会用洛必达法则求函数极限 3、掌握函数单调性的判别方法 4、了解函数极值的概念，掌握函数极值、最值的求法及应用 5、会用导数判断函数图形的凹凸性，会求函数的拐点和渐近线。 6、会描绘简单函数的图形 一、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；其中a不等于b；在区间端点处的函数值相等，即f(a)=f(b)，那么在区间(a,b)内至少存在一点ξ(a<ξ 第三章 中值定理与导数的应用 教学目的： 1、 理解并会用罗尔定理、拉格朗日中值定理,了解柯西中值定理和泰勒中值定理。 2、 理解函数的极值概念，掌握用导数判断函数的单调性和求函数极值的方法,掌握函数 最大值和最小值的求法及其简单应用。 3、 会用二阶导数判断函数图形的凹凸性，会求函数图形的拐点以及水平、铅直和斜渐 近线，会描绘函数的图形。 4、 掌握用洛必达法则求未定式极限的方法。 5、 知道曲率和曲率半径的概念,会计算曲率和曲率半径。 6、 知道方程近似解的二分法及切线性。 教学重点： 1、罗尔定理、拉格朗日中值定理； 2、函数的极值 ，判断函数的单调性和求函数极值的方法; 3、函数图形的凹凸性; 4、洛必达法则。 教学难点: 1、罗尔定理、拉格朗日中值定理的应用； 2、极值的判断方法; 3、图形的凹凸性及函数的图形描绘； 4、洛必达法则的灵活运用。 §3. 1 中值定理 一、罗尔定理 费马引理 设函数f (x )在点ｘ0的某邻域U (x ０)内有定义, 并且在x ０处可导, 如果对任意x ∈U (x 0), 有 f （x ）≤f (ｘ0) (或f （x )≥f (ｘ0）), 那么f '（x ０)=0. 罗尔定理 如果函数ｙ=f (x )在闭区间[a ， b ]上连续, 在开区间(a , ｂ)内可导, 且有ｆ(a )=f (b ), 那么在(a , b ）内至少在一点ξ , 使得f '(ξ)=0. 简要证明: (1）如果f (x ）是常函数, 则f '（ｘ）≡0, 定理的结论显然成立. (2)如果f (x )不是常函数, 则f (x )在(ａ, ｂ）内至少有一个最大值点或最小值点, 不妨设有一最大值点ξ∈(ａ, b ). 于是 0) ()(lim )()(≥--='='- →- ξξξξξx f x f f f x , 0) ()(lim )()(≤--='='+ →+ ξ ξξξξx f x f f f x , 第三章 中值定理与导数的应用 一、是非题 1．函数12+=x y .在区间［－１,１］上满足罗尔中值定理条件的是（ √ ） 2．方程0155 =+-x x 在()1,1-内有且仅有一个实根 ( √ ) 3．若对任意()b a x ,∈，有()()x g x f '='，则对任意()b a x ,∈，有()()x g x f =， (× ) 4．sin lim x x x →∞是未定型。. ( × ) 5．在罗比塔法则中，A x g x f x x =→)(')('lim 0是 A x g x f x x =→) ()(lim 0的充要条件. （ × ） 6．.因 x x x x x x x x cos 1cos 1lim sin sin lim +-=+-∞→∞→不存在，所以x x x x x sin sin lim +-∞→不存在. ( × ) 7．.3 2122lim )'1()'1(lim 11lim 1221221=+=-+-=-+-→→→x x x x x x x x x x x . ( × ) 8． 若函数)(x f 在区间 ),(b a 内可导，则0)('>x f 是)(x f 在),(b a 内单调增加的充分必要条件. ( × ) 9．. 若0x 是)(x f 的极值点，则一定有)('0x f =0. ( × ) 10．. 若0x 是)(x f 的一个不可导点，则一定是)(x f 的一个极值点.( × ) 二、选择题 1. 函数x x x f -=3)(在［０，３］上满足罗尔中值定理的=ξ（ D ） （A ）0； （B ）３； （Ｃ） 23； （Ｄ）２. 2．函数x x f 21)(=满足拉格朗日中值定理条件的区间是( A ) （A ） [1，2]； （B ）［－２，２］； （Ｃ）［－２,０］； （Ｄ）［０，１］. 3．函数()3553x x x f -=在R 上有 ( C ) A ．四个极值点； B ．三个极值点 C ．二个极值点 D ． 一个极值点 4．设()x f 在闭区间[]1,1-上连续，在开区间()1,1-上可导，且()M x f ≤'，()00=f ，则必有 ( C ) > 第三章 微分中值定理与导数的应用 一、选择题 1、则，且存在，，设 ,1)x (f )x (f )x (f 0)x (f 0)x (f 00000-=+''''='>（ ） 是否为极值点不能断定的极值点 不是 的极小值点是的极大值点 是0000x )D ()x (f x )C ( )x (f x )B ()x (f x )A ( 2、处必有在则处连续且取得极大值，在点函数 x )x (f x x )x (f y 00==（ ） 0)x (f )B ( 0)x ('f )A (00<''= 或不存在 且 0)x (f )D (0)x (f 0)x (f )C (0'00=<''= 3、的凸区间是 x e y x -=（ ） ) , 2( (D) ) , (2 (C) 2) , ( (B) 2) , ( (A)∞+-∞+--∞-∞ ， 4、在区间 [-1，1] 上满足罗尔定理条件的函数是 （ ） (A)x x sin )x (f = (B)2)1x ()x (f += (C) 3 2 x )x (f = (D)1x )x (f 2+= 5、设f (x) 和g (x) 都在x=a 处取得极大值，F (x)=f (x)g (x)，则F(x)在x=a 处（ ） (A) 必取得极大值 (B)必取得极小值 (C)不取极值 (D)不能确定是否取得极值 6、满足罗尔定理的区间是使函数 )x 1(x y 322-=（ ） (A) [-1,1] (B) [0,1] (C) [-2,2] (D) ] 5 4 , 5 3[- 7、x 2 e x y -=的凹区间是（ ） (A))2,(-∞ (B) )2,(--∞ (C) ) 1(∞+， (D) ) 1(∞+-， & 8、函数)x (f 在0x x = 处连续，若0x 为)x (f 的极值点，则必有（ ） ． (A)0)(0='x f (B)0)(0≠'x f (C)0)(0='x f 或)(0x f '不存在 (D))(0x f '不存在 9、当a= ( ) 时，处取到极值在 3 x 3sin3x asinx f(x)π=+ =（ ） (A) 1 (B) 2 (C) 3 π (D) 0 10、间是适合罗尔定理条件的区使函数 )x 1(x )x (f 322-=（ ） ] 5 4 , 5 3[)D ( ]2,2[)C ( ]1,1[)B ( ]1,0[)A (- -- 11、()，则上的凹弧与凸弧分界点为连续曲线，若 )x (f y )x (f x 00=（ ） 的极值 必定不是的极值点为必定为曲线的驻点 ， 必为曲线的拐点， )x (f x )D ( )x (f x )C ( ))x (f x ( )B ( ))x (f x ( )A (000000 、 二、填空题 2 x - 第四章微分中值定理与导数的应用习题 § 微分中值定理 1．填空题 （１）函数 f ( x)arctan x 在 [ 0, 1] 上使拉格朗日中值定理结论成立的ξ是4 ． （２）设 f ( x) ( x 1)( x 2)( x 3)( x 5) ，则 f (x) 0 有3个实根，分别位于区间 (1,2), (2,3), (3,5) 中． 2．选择题 （１）罗尔定理中的三个条件: f (x)在[ a,b]上连续，在(a, b)内可导，且f ( a) f (b) ，是 f (x)在 (a,b) 内至少存在一点，使 f () 0 成立的（B）． A．必要条件B．充分条件C．充要条件 D ．既非充分也非必要条件 （２）下列函数在[1,1] 上满足罗尔定理条件的是（ C ）． A. f ( x)e x B. f ( x) | x | C. f ( x) 1x2 D. f ( x)x sin 1 , x0 0, x x0 （３）若 f ( x) 在 ( a,b) 内可导，且 x1、 x2是 ( a, b) 内任意两点，则至少存在一点，使下式成立（ B）． A． f ( x2 ) B． f ( x1 )f ( x1 )(x1x2 ) f()(a,b) f ( x2 )( x1x2 ) f ()在 x1 , x2之间 C． f ( x1 ) D． f ( x2 )f ( x2 )(x2x1 ) f()x1x2 f ( x1 )(x2x1 ) f()x1x2 3．证明恒等式：arctanx arc cot x(x) ． 2 证明：令 f (x) arctan x arc cot x ，则 f 11 0，所以 f ( x) 为一常数．( x) 2 1 x2 1 x 第四章 中值定理与导数的应用 习题4-1 1、验证下列各题,确定ξ的值： (1)对函数x y sin =在区间]65,6[ π π上验证罗尔定理； 解：显然]6 5, 6[ sin )(π πC x x f y ∈==,)65,6()(π πD x f ∈， 且2 1 )65( )6(==ππ f f ,可见罗尔定理条件成立； 而x x f cos )(=',取)65,6(632ππππξ∈= =,有02 cos )(=='π ξf , 所以罗尔定理结论成立. (2)对函数2642 3 --=x x y 在区间]1,0[上验证拉格朗日中值定理； 解：显然]1,0[264)(2 3 C x x x f y ∈--==,)1,0()( D x f ∈， 可见拉格朗日中值定理条件成立；而 2)2(40 1) 0()1(-=---=--f f , x x x f 1212)(2-=',令 212122-=-x x ,得 6 3 312243662,1±=-±= x , 取)1,0(6 3 3∈+=ξ,有01)0()1()(--= 'f f f ξ, 所以拉格朗日中值定理结论成立. (3)对函数3 )(x x f =及1)(2 +=x x g 在区间]1,0[上验证柯西中值定理. 解：显然]1,0[)(),(C x g x f ∈,)1,0()(),(D x g x f ∈, 且02)(≠='x x g ,)1,0(∈x ,可见柯西中值定理条件成立； 令x x x x g x f g g f f 2 3 23)()(11201)0()1()0()1(2==''==--=--,得32=x , 中值定理的应用方法与技巧 中值定理包括微分中值定理和积分中值定理两部分。微分中值定理即罗尔定理、拉格朗日中值定理和柯西中值定理，一般高等数学教科书上均有介绍，这里不再累述。积分中值定理有积分第一中值定理和积分第二中值定理。积分第一中值定理为大家熟知，即若f(x)在［a,b］上连续，则在［a,b］上至少存在一点， b 使得f(x)dx f( )(b a)。积分第二中值定理为前者的推广，即若f(x),g(x)在a ［a,b］上连续，且g(x)在［a,b］上不变号，则在［a,b］上至少存在一点，使得 b b a f (x)g(x)dx f( ) a g(x)dx。 a a 一、微分中值定理的应用方法与技巧 三大微分中值定理可应用于含有中值的等式证明，也可应用于恒等式及不等 式证明。由于三大中值定理的条件和结论各不相同，又存在着相互关联，因此应用中值定理的基 本方法是针对所要证明的等式、不等式，分析其结构特征，结合 所给的条件选定合适的闭区间上的连续函数，套用相应的中值定理进行证明。这 一过程要求我们非常熟悉三大中值定理的条件和结论，并且掌握一定的函数构造技巧。 例一.设(X)在［0,1］上连续可导，且(0) 0, (1) 1。证明：任意给定正整数a,b，必存在(0,1)内的两个数，，使得」b a b成立。 () () 证法1 :任意给定正整数a，令t(x) ax, f2(x) (x)，则在［0,1］上对 fdx), f2(x)应用柯西中值定理得：存在(0,1)，使得一◎红卫a。 () (1) (0) 任意给定正整数b，再令g,x) bx,g2(x) (x),则在［0,1］上对5(x),g2(x)应用 柯西中值定理得：存在(0,1)，使得一^ 匚°b。 ()(1) (0) 两式相加得：任意给定正整数a,b，必存在(0,1)内的两个数，，使得 a b a b () () 成立。 证法2：任意给定正整数a,b，令￡3 ax, f2(x) (x)，则在［0,1］上对 第三章 中值定理与导数的应用 (A) 1．在下列四个函数中,在[]1,1-上满足罗尔定理条件的函数是( ) A ．18+=x y B ．142+=x y C ．21 x y = D ．x y sin = 2．函数()x x f 1 = 满足拉格朗日中值定理条件的区间是 ( ) A ．[]2,2- B ． []0,2- C ．[]2,1 D ．[]1,0 3．方程0155=+-x x 在()1,1-内根的个数是 ( ) A ．没有实根 B ．有且仅有一个实根 C ．有两个相异的实根 D ．有五个实根 4．若对任意()b a x ,∈，有()()x g x f '='，则 ( ) A ．对任意()b a x ,∈，有()()x g x f = B ．存在()b a x ,0∈，使()()00x g x f = C ．对任意()b a x ,∈，有()()0C x g x f +=(0C 是某个常数) D ．对任意()b a x ,∈，有()()C x g x f +=(C 是任意常数) 5．函数()3553x x x f -=在R 上有 ( ) A ．四个极值点； B ．三个极值点 C ．二个极值点 D ． 一个极值点 6．函数()7186223+--=x x x x f 的极大值是 ( ) A ．17 B ．11 C ．10 D ．9 7．设()x f 在闭区间[]1,1-上连续，在开区间()1,1-上可导，且()M x f ≤'， ()00=f ，则必有 ( ) A ．()M x f ≥ B ．()M x f > C ．()M x f ≤ D ．()M x f < 8．若函数()x f 在[]b a ,上连续，在()b a ,可导，则 ( ) A ．存在()1,0∈θ，有()()()()()a b a b f a f b f --'=-θ B ．存在()1,0∈θ，有()()()()()a b a b a f b f a f --+'=-θ中值定理与导数的应用
微分中值定理与导数的应用总结
中值定理与导数习题
中值定理与导数的应用(包括题)
第四章----中值定理与导数的应用--习题及答案(1)
第三讲 导数(中值定理部分)
第三章中值定理与导数的应用答案
第四章.中值定理与导数的应用
《高等数学.同济五版》讲稿WORD版-第03章-中值定理与导数的应用
第三章中值定理与导数的应用综合练习参考答案
高等数学第三章微分中值定理与导数的应用试题库(附带答案)
微分中值定理与导数的应用习题.docx
高等数学 中值定理与导数的应用(习题)
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中值定理与导数的应用导数、微分习题及答案