微积分基础期末试题及答案

微积分基础期末试题及答案

[注意：本文按照期末试题的格式进行排版]

试题一：

函数 f(x) 在区间 [a, b] 上连续，在开区间 (a, b) 内可导，且 f(a) = f(b) = 0。证明：存在ξ ∈ (a, b)，使得f'(ξ) = 0。

证明：

根据 Rolle 定理，已知在 [a, b] 区间上连续且在 (a, b) 内可导，且 f(a) = f(b) = 0，那么一定存在ξ ∈ (a, b)，使得f'(ξ) = 0。

试题二：

设函数 y = f(x) 满足条件：f(x + 2) = 3f(x) + 5。证明 f'(x) = f'(x + 2)。

证明：

将 f(x + 2) = 3f(x) + 5 两边对 x 求导，得到 f'(x + 2) = 3f'(x)。根据等

式两边的对称性，可以推导得到 f'(x) = f'(x + 2)。

试题三：

设函数 y = f(x) 在区间 (a, b) 内具有二阶连续导数，且对任意的 x ∈(a, b)，有 f(x) > 0，f''(x) > 0。证明 f'(x) 在 (a, b) 上严格单调递增。

证明：

根据题设条件可知，对任意的 x ∈ (a, b)，f''(x) > 0，即 f'(x) 的导数

处处大于 0。根据导数的定义，说明 f(x) 在 (a, b) 上严格单调递增。

答案一：

证明思路：利用介值定理和导数的定义进行推导。

由于 f(x) 在区间 [a, b] 上连续，根据介值定理可知，对任意介于 f(a) 和 f(b) 之间的数值 c（c ≠ 0），存在ξ ∈ (a, b) 使得f(ξ) = c。由于 f(a)

= f(b) = 0，所以 c = 0。即存在ξ ∈ (a, b)，使得f(ξ) = 0。

又因为 f(x) 在开区间 (a, b) 内可导，根据导数的定义，有f'(ξ) =

lim┬(h→0)⁡〖(f(ξ+h)-f(ξ))/h〗。

当 h 趋近于 0 时，根据 c 的取值为 0，可以得到：

f'(ξ) = lim┬(h→0)⁡(f(ξ+h))/h).

因为 f(x) 在区间 [a, b] 上连续，那么 f(x) 在ξ 点周围的某个小区间

内都有定义。因此，f(ξ + h) 在ξ 点周围也有定义。

根据上述推导过程，可以得出结论：存在ξ ∈ (a, b)，使得f'(ξ) = 0。

答案二：

证明思路：利用等式两侧求导的性质和导数的线性性质进行推导。

已知 f(x + 2) = 3f(x) + 5，对等式两侧同时对 x 求导，得到 f'(x + 2) = 3f'(x)。

据此，可以得出结论：f'(x) = f'(x + 2)。

答案三：

证明思路：利用 f''(x) > 0 的条件和导数的定义进行推导。

根据题设条件，对任意的 x ∈ (a, b)，有 f''(x) > 0。即二阶导数大于0，说明 f'(x) 的导数处处大于 0。

根据导数的定义，有 f'(x) = lim┬(h→0)⁡(f(x+h)-f(x))/h.

当 h > 0 时，由于 f''(x) > 0，根据导数的定义，有 f'(x + h) > f'(x)。

同样，当 h < 0 时，根据 f''(x) > 0，可得 f'(x + h) < f'(x)。

综上所述，对于任意的 x ∈ (a, b)，f'(x) 的导数处处大于 0，因此f'(x) 在 (a, b) 上严格单调递增。