罗尔定理的推广
罗尔定理内容及证明
罗尔定理内容及证明罗尔定理是数学中重要的定理，它在不同的时期有不同的定义、证明和应用，它的定义、证明以及应用在一定程度上表明了拓扑的发展；因此，弄清楚罗尔定理是很有意义的。
本文从定义出发，介绍了罗尔定理的内容，然后讨论了罗尔定理的证明和应用。
一、罗尔定理的定义罗尔定理是拓扑学中的一个重要定理，由美国数学家Joseph L. Roer首次提出，故又称为“罗尔定理”。
它的定义如下：设G是一个有限的无向图，则G的每个非边界顶点都有至少三个邻接顶点。
二、罗尔定理的证明罗尔定理的证明主要分为三个部分：假设反证法、归纳法和极限技巧。
1、假设反证法假设反证法也称证明反述法，是一种常用的证明方法。
它的核心思想是假设目标结论不成立，然后通过合理推理得出一个矛盾结论，这样就可以证明目标结论的正确性。
对于罗尔定理而言，可以用假设反证法来证明：有G是一个有限的无向图，非边界顶点数为n，假设G的每个非边界顶点都有少于三个邻接顶点，也就是存在一个非边界顶点V1，有V1的邻接顶点数小于3；反证矛盾，则有G的其他n-1个非边界顶点必定都有3个邻接顶点，但此时n-1个顶点却只有n-2个，这就与G为有限无向图矛盾，所以假设不成立，即G的每个非边界顶点都有至少三个邻接顶点，即罗尔定理的结论成立。
2、归纳法归纳法是一种总结归纳的推理方法，从已知事实出发，按照归纳逻辑，对一定范围内的所有情况进行逐一分析，可以得出某种普遍结论。
对于罗尔定理而言，可以用归纳法来证明：假设G是一个有限的无向图，非边界结点数为n，那么有G的每个非边界结点的邻接结点数之和为3n，而G的边数必定小于等于3n。
通过归纳推理，可以把上述结论推广到n=1，2，3，…的情况，得出一般的结论，即G的每个非边界顶点至少有三个邻接顶点，即罗尔定理的结论。
3、极限技巧极限技巧也称定向法，是拓扑学中常用的一种证明方法。
它的核心思想是：用数量极限方法可以证明两个无关的定理及其它事实。
罗尔定理的推广及证明
科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２３７
Hale Waihona Puke 罗 尔 定 理 ：若 函 数 满足：（１）在
上连续；（２）在 内可导；（３）
，则
至少存在一点
，使
。此 定 理
是 在 有 限 区 间 内 给 出 的 ，下 面 我 们 研 究 一
下如何将它推广到无限区间并给出严格证
明 。为 了 更 好 地 加 以 证 明 首 先 来 看 削 弱 定
理 条 件 后 定 理 的 正 确 性 ，并 利 用 削 弱 条 件
使
。
令
，则
，
而
故
。即 至 少 存 在 一 点
使
。证 毕 。
（２）若 函 数 满 足 ：① 在
内可
导 ；②
，则 至 少 存 在
一点
，使
。
证 明 ：与 １同 令
，
，则 ：
满 足 ：１）在
内可导；２）
，
即
。满 足 削
弱 条 件 中 定 理 的 条 件 ，故 至 少 存 在 一 点
使
。
令
，则
，而
故
。即 至 少 存 在 一 点
使 （３）若 函 数
。证 毕 。 满足：
内可导，
且
，则 至 少 存 在 一 点
，使
。
证 明 ：与 １、２同 ，
令
，
，
则： 满足：①在 ②
内可导；
即
。满 足 削 弱 条
件 中 定 理 的 条 件 ，故 至 少 存 在 一 点
罗尔定理与微分中值定理
罗尔定理与微分中值定理罗尔定理（Rolle's theorem）是微积分中的一个重要定理，它是微分中值定理的特殊情况。
罗尔定理是由法国数学家米歇尔·罗尔在17世纪提出的，它建立了函数在某个区间内满足一定条件时，必然存在一个点使得函数在该点处的导数等于零的关系。
罗尔定理的表述如下：设函数f(x)在闭区间[a, b]上连续，在开区间(a, b)内可导，且满足f(a) = f(b)，则在(a, b)内至少存在一个点c，使得f'(c) = 0。
罗尔定理的证明思路是利用了连续函数在闭区间上的最大值和最小值定理。
根据最大值和最小值定理，函数f(x)在闭区间[a, b]上必然存在一个最大值和一个最小值。
如果函数在区间内的最大值和最小值都等于f(a) = f(b)，那么根据连续函数的介值定理，函数在区间内必然存在一个点c，使得f(c) = f(a) = f(b)，即满足罗尔定理的条件。
如果函数在区间内的最大值和最小值不等于f(a) = f(b)，那么根据最大值和最小值定理，函数在区间内必然存在一个点c，使得f'(c) = 0，即满足罗尔定理的条件。
罗尔定理的应用非常广泛，它为证明其他定理提供了重要的工具。
例如，利用罗尔定理可以证明柯西中值定理和拉格朗日中值定理，这两个定理是微分中值定理的推广和拓展。
微分中值定理（Mean Value Theorem）是微积分中的另一个重要定理，它是由法国数学家奥古斯丁-路易·柯西在19世纪提出的。
微分中值定理是罗尔定理的推广，它描述了函数在某个区间内的平均变化率与函数在该区间内某一点的瞬时变化率之间的关系。
微分中值定理的表述如下：设函数f(x)在闭区间[a, b]上连续，在开区间(a, b)内可导，则在(a, b)内至少存在一个点c，使得f'(c) = (f(b) - f(a))/(b - a)。
微分中值定理的证明思路是利用了导数的几何意义。
高等数学期中A考卷及答案海大
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 微分学的中心概念是（）。
A. 极限B. 导数C. 微分D. 积分A. f(x) = |x|B. f(x) = x^2 + 1C. f(x) = 1/xD. f(x) =√x3. 不定积分∫(1/x)dx的结果是（）。
A. ln|x| + CB. x + CC. x^2/2 + CD. e^x + C4. 多元函数f(x, y) = x^2 + y^2在点(1, 1)处的偏导数f_x'是（）。
A. 0B. 1C. 2D. 35. 线性方程组Ax=b有唯一解的条件是（）。
A. A为满秩矩阵B. A为方阵C. A为可逆矩阵D. A为零矩阵二、判断题（每题1分，共5分）1. 极限存在的充分必要条件是左极限等于右极限。
（）2. 任何连续函数都一定可导。
（）3. 二重积分可以转换为累次积分。
（）4. 拉格朗日中值定理是罗尔定理的推广。
（）5. 两个矩阵的乘积一定是方阵。
（）三、填空题（每题1分，共5分）1. 函数f(x) = e^x在x=0处的导数f'(0)等于______。
2. 若函数f(x)在区间[a, b]上连续，则该函数在该区间上______。
3. 微分方程y'' y = 0的通解是______。
4. 矩阵A的行列式记作______。
5. 向量组线性相关的充分必要条件是______。
四、简答题（每题2分，共10分）1. 请简要说明罗尔定理的内容。
2. 什么是函数的极值？如何求函数的极值？3. 简述泰勒公式的意义。
4. 什么是特征值和特征向量？5. 简述空间解析几何中直线的方程。
五、应用题（每题2分，共10分）1. 计算极限lim(x→0) (sin x)/x。
2. 求函数f(x) = x^3 3x的导数。
3. 计算不定积分∫(cos x)dx。
4. 求解微分方程y' = 2x。
5. 计算二重积分∬D (x^2 + y^2) dxdy，其中D是由x轴，y轴和直线x+y=1围成的区域。
罗尔定理
罗尔定理内容：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；在区间端点处的函数值相等，即f(a)=f(b)，那么在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ<b)，使得f'(ξ)=0.几何上，罗尔定理的条件表示，曲线弧（方程为）是一条连续的曲线弧，除端点外处处有不垂直于x轴的切线，且两端点的纵坐标相等。
而定理结论表明，弧上至少有一点，曲线在该点切线是水平的.：泰勒公式内容：若函数f(x)在开区间（a，b）有直到n+1阶的导数，则当函数在此区间内时，可以展开为一个关于（x-x.)多项式和一个余项的和：f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.)/2!·(x-x.)^2,+f'''(x.)/3!·(x-x.) ^3+……+f(n)(x.)/n!·(x-x.)^n+Rn其中Rn=f(n+1)(ξ)/(n+1)!·(x-x.)^(n+1),这里ξ在x和x.之间，该余项称为拉格朗日型的余项。
（注：f(n)(x.)是f(x.)的n阶导数，不是f(n)与x.的相乘。
）推论：麦克劳林公式内容：若函数f(x)在开区间（a，b）有直到n+1阶的导数，则当函数在此区间内时，可以展开为一个关于x多项式和一个余项的和：f(x)=f(0)+f'(0)x+f''(0)/2!·x^2,+f'''(0)/3!·x^3+……+f(n)(0)/n!·x^n+Rn其中Rn=f(n+1)(θx)/(n+1)!·x^(n+1),这里0<θ<1.拉格朗日中值定理内容：如果函数 f(x) 满足：1)在闭区间[a,b]上连续；2)在开区间(a,b)内可导。
那么：在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ<b)，使等式f(b)-f(a)=f′(ξ)(b-a) 成立。
罗尔中值定理
在区间(0,1)内至少有一个实根。
证明：记 f (x) a1x a2 x2 an xn , 则 f(0)=f(1)=0，从而
存在0<<1,使得 f ' ( ) a1 2a2 nan n1 0.
ba
证明：为了证明定理的结论，构造辅助函数
(x) f (x) f (a) f (b) f (a) (x a)
ba
则容易验证，函数(x)在闭区间[a,b]上连续，在开区间 (a,b)内
可导，且满足(a) = (b) = 0 , 由罗尔定理，则在(a，b)内至少
存在一个点 a< <b，使得 ( ) = 0, 即
K f ' ( ) f (b) f (a)
ba
（证毕） f(b)
例 1 若 x>0,试证 x ln(1 x) x.
1 x 证明：设函数 f(x)=ln(1+x) ,取区间为 [0，x] ，则函数在区间 [0，
x]上连续，在（0，x）内可导，并且 f(0)=0， f(x)=ln(1+x)，
g(b) g(a)
则容易验证，函数(x)在闭区间[a,b]上连续，在开区间 (a,b)
内可导，且满足(a) = (b) = 0 , 由罗尔定理，则在(a，b)内
4.1.2 拉格朗日中值定理
本段要介绍的拉格朗日中值定理是一 个重要的中值定理，它 可以看作是罗尔中值定理的推广。
定理 2（拉格朗日定理） 设函数 f(x)在[a,b]上有定义，如果 （1）函数 f(x)在闭区间[a，b]上连续； （2）函数 f(x)在开区间(a，b)内可导；
则在(a，b)内至少存在一个点 a< <b，使得 f ' ( ) f (b) f (a)
罗尔定理论文
浅谈罗尔定理及拉格朗日定理推广及应用摘 要：微分中值定理是导数应用的理论基础.本文在罗尔定理及拉格朗日定理原有描述的基础上，对其进行了推广，使其定理的适用范围更加广泛；同时，对罗尔定理在讨论方程根的存在性问题中的应用及拉格朗日定理在证明不等式和求极限问题中的应用进行了讨论，证实所得推广定理的有效性及实用性.关键词：罗尔定理；拉格朗日中值定理；极限；导数一、罗尔定理推广及应用 （一）罗尔定理推广 1.罗尔定理描述若函数()f x 满足下列条件：在闭区间[],a b 连续；在开区间(),a b 可导；()()f b f a =；则在(),a b 内至少存在一点ξ，使()0f ξ'=. 2.罗尔定理的推广2.1罗尔定理推广 1 设(),a b 为有限或无限区间，()f x 在(),a b 内可微，且()()lim lim f x f x A x x a b ==+-→→（A 可为有限也可为+∞-），则至少存在一点(),a b ξ∈，使()0f ξ'=.证明：(1)设(),a b 为有限区间.若A 是有限值，令()()()()(0),,,,,0,.f a x a F x f x x a b f b x b ⎧+=⎪=∈⎨⎪-=⎩容易验证()F x 在[],a b 上满足罗尔定理的条件，故(),a b ξ∃∈，使()()0F f ξξ''==.(2)若A 为+∞， (),a b 为有限区间或无限区间，由()f x 在(),a b 内的连续性知，当0c >充分大时，直线y c =与曲线()y f x =至少有两个焦点()()11,x f x 与()()22,x f x ，即()()12f x f x c ==且()1,2,x x a b ∈.不妨设12x x <，对()f x 在[]()1,2,x x a b ⊂上应用罗尔定理，使得()0f ξ'=；(3)若A 为有限值，(),a b 为无限区间.做变量替换，即选择函数()x x t =，满足如下要求：(),t αβ∈，（这里(),αβ是有限区间），(),x a b ∈，()x t '存在且不变号.然后对符合函数()()f x t 在(),αβ应用(1) 的结果.1)当,a b =-∞=+∞，即()(),,a b =-∞+∞.做变换tan x t =，令()()tan g t f t =，则()g t 在,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上满足(1)式的全部条件.故,22ππτ⎛⎫∃∈- ⎪⎝⎭，使()0g τ'=，而()2(tan ).sec g f τττ''=， 2sec 0τ>，于是取()tan ,ξτ=∈-∞+∞，就是()0f ξ'=；2)若当a 有限，b =+∞，即()(),,a b a =+∞，作变换()()t m a x t m t-=-，a t m <<，（其中m 为正数） 令()()()g t f x t =，则()g t 在a t m <<上满足(1)式的全部条件.故(),a m τ∃∈，使()0g τ'=，而()()()()2()m a m m a mg f m ττττ---''=-， 于是取()(),m a a m ττξ-∈+∞-=，就有()0f ξ'=.3)当a =-∞，b 为有限，即()(),,a b b =-∞，做变换()(),t b s x t t s-=- s t b <<，其中b 为负数，同理可得，取()b s sτξτ-=-，就有()0f ξ'=. 2.2 罗尔定理推广2 任意个函数的微分中值定理设()21,(),x f x f ⋯⋯,()n x f 在闭区间[],a b 连续；在开区间(),a b 可微；()()i i a b f f ≠，,1,2,n i j =⋯,，则(),a b ξ∃∈，使得()()()()(),110ni i j i j j j b a f f x f b a f f =⎡⎤-'-=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦∑ (1) 证明：根据题设，函数()()()()()(),11ni i ji j j j b a f f H x x fb a f f =⎡⎤-=-⎢⎥-⎢⎥⎣⎦∑,在闭区间[],a b 连续；在开区间(),a b 可微；()()()()()()()(),11ni i jj i j j j b a f f H b H a b a f f b a f f =⎡⎤-⎡⎤-=--⎢⎥⎣⎦-⎢⎥⎣⎦∑()()()(),10ni i jj i j b a b a f f ff =⎡⎤=---=⎡⎤⎣⎦⎣⎦∑,即()()H b H a =，所以由罗尔定理知道(),a b ξ∃∈，使得()()()()()(),110ni i j i j j j b a f f x H f b a f f ξ=⎡⎤-''-==⎢⎥-⎢⎥⎣⎦∑. 2.3罗尔定理推广3设()f x ，()g x ，()h x 在[],a b 上连续，在(),a b 内可导，则(),a b ξ∃∈，使得()()()()()()()()()0f a g a h a f b g b h b f g h ξξξ='''.证明：设()()()()()()()()()()f ag ah a F x f b g b h b f x g x h x =.由行列式性质知()()0F a F b ==，则由于满足罗尔定理，则(),a b ξ∃∈，使得()0f ξ'=，则问题得证. （二） 罗尔定理的应用1.在讨论方程根的存在性问题时，可以应用罗尔定理.罗尔定理的条件很宽松，给一个定义在闭区间[],a b 上的函数，只需函数在这个区间连续，可导（并不要求区间端点可导），在要求()f x 满足条件()()f a f b =.因此，可以应用罗尔中值定理解决一些复杂的代数方程的判根问题.其步骤一般是：分析命题条件→构造辅助函数()f x →验证()f x 满足罗尔定理的条件→应用罗尔定理→命题结论.例1：若()f x 在[],a b 上连续，在(),a b 内可导()0a >，证明:在(),a b 内，方程()(){}()()222x f b f a b a f x '-=-至少存在一个根.证明：令()()(){}()()222F x f b f a x b a f x =---，显然，()F x 在[],a b 上连续，在(),a b 内可导，而且()()()()22F a f b a b f a F b =-=，根据罗尔定理，至少存在一个(),a b ξ∃∈，使得()0F ξ'=，则有()(){}()()222f b f a b a f ξξ'-=-，故在(),a b 内，方程()(){}()()222x f b f a b a f x '-=-.至少存在一个根.2.罗尔定理的推广也有广泛的应用.在证明不等式时，首先我们可以根据不等式俩边的代数式选取不同的()F x ；其次，验证()F x 是否满足罗尔定理推广中的某种形式的条件；最后，应用定理进行解题，下面通过举例说明其应用.例2：设()f x 在),a +∞⎡⎣内可微，且满足不等式()0f x ≤≤， ()0,x ∀∈+∞,证明存在一点()0,ξ∈+∞，使得()221f ξξ'=+ 证明:由已知不等式知 ()00f =，()0lim x f x →+∞=.令()()F x f x =-，则()00F =，()()0lim lim lim x x x F x f x →+∞→+∞→+∞=-=，则由推广的罗尔定理，()0,ξ∃∈+∞，使得()0F ξ'=，即()221f ξξ'=+二、拉格朗日中值定理推广及应用 （一）拉格朗日中值定理推广 1.拉格朗日中值定理描述若函数()f x 满足下列条件：在闭区间[],a b 连续；在开区间(),a b 可导.则在开区间(),a b 内至少存在一点ξ，使()()()f b f a f b aξ-'=-.2.拉格朗日中值定理推广2.1 推广1在上述罗尔定理推广三中若令()g x x =，()1h x =并代入上式即得拉格朗日中值定理()()()f b f a f b aξ-'=-.则就有下面推广：设()f x 在[],a b 上连续，在(),a b 内可导，则至少(),a b ξ∃∈，使()()()11010f a a f b b f ε='， 容易得到()()()f b f a f b aξ-'=-.2.2 推广2 拉格朗日推广到更一般的形式如果函数()()()12,,,n f x f x f n ⋯在闭区间[],a b 上连续，在开区间(),a b 内可导，则对于任意给定的一组实数12,,n k k k ⋯,，且120n k k k ++⋯+=，必存在(),a b ξ∈，使得()()()11222111||||||0n n n n n b b b b b bk f f f k f f f k f f f a a a a a a ξξξ-'''⋯+⋯+⋯⋯+⋯=，其中，()()|i i i b f f b f a a =-，1,2,,.i n =⋯特别地，当12|||0n b b bf f f a a a⋯≠，上式可写()()()()()()()()()121211220n n n n f f f k k k f b f a f b f a f b f a ξξξ'''++⋯+=---.证明：令()()()()11222111||||||n n n n n b b b b b bx k f x f f k f x f f k f x f f a a a a a aφ-=⋯+⋯+⋯⋯+⋯.显示()x φ在[],a b 上均满足罗尔定理的条件，由罗尔定理即可得证结论成立. 2.3 推广3 对于拉格朗日定理，若把条件减弱的话，定理应用将更加广泛. 命题 设函数()f x 在闭区间[],a b ，在开区间(),a b 内除了有限个点外可微，则存在(),a b ξ∈使得()()()()f b f a f b a ξ'-≤-.证明：不妨设()f x 在仅在(),d a b ∈不可微，分别在[][],,,a d d b 应用拉格朗日定理中值定理，则得到()()()()1f d f a f d a ξ'-=-， ()1,d a ξ∈， ()()()()2f b f d f b d ξ'-=-， ()2,b d ξ∈.令()()(){}12max ,f f f ξξξ'''=，使得()()()()f b f a f b a ξ'-≤-.2.4 推广4 设函数()f x 在区间[],a b 上连续，若()f x 在(),a b 内除了n 个点处可微，则存在1n +个点，211n a b ξξξ+<<<⋯<<及1n +个正数1,21,,,n ααα+⋯使得111n i i α+==∑且()()11()()n i i i f b f a f b a αξ+='-=-∑.证明：不妨设()f x 在仅在(),d a b ∈不可微，则由上述推广3得()()()()1f d f a f d a ξ'-=-， ()1,d a ξ∈， ()()()()2f b f d f b d ξ'-=-， ()2,b d ξ∈，取1,2αα使()()12,b a d a b a b d αα-=--=-则12121,0,0αααα+=>>且()()()1122()()f b f a f f b a αξαξ''-=+-⎡⎤⎣⎦.这个证明方法可以推广到()f x 在n 个点上不可微得情形，可以的以上的推论. 2.5 推广5 若函数()f x 在闭区间[],a b 连续，在开区间(),a b 内存在左，右导数,f f -+''，则存在()0,x a b ∈及0,0,1p q p q ≥≥+=，使得()()()()()pf x qf x b a f b f a -+''+-=-⎡⎤⎣⎦.证明：（1）先证明若()f x 在闭区间[],a b 连续，在开区间(),a b 内存在左，右导数,f f -+''，且()()f b f a =，则存在()0,x a b ∈，使得()()000f x f x -+''≤.事实上，由()f x 在[],a b 连续，得,,M m ∃使得()m f x M ≤≤又()()f b f a =，故()f x 必在区间(),a b 内取得至少一个最值，不防设最值点为0x ，()0f x M =，()()000lim 0x x f x f x x x +→-≤-或()()00lim 0x x f x f x x x -→-≥-，()()000f x f x -+''≤.（2）作辅助函数()()()()()()f b f a F x f x f a x a b a-=----，则由()f x 在闭区间[],a b 连续，在开区间(),a b 内存在左，右导数,f f -+''知()F x 在闭区间[],a b 连续，在开区间(),a b 内存在左，右导数F -'，F +'，且有因为()()0F b F a ==，故由上面的结论()1,x a b ∃∈使得()()000F x F x -+''≤.不妨设()()000,0,F x F x -+''≥≤则()()()()110f b f a F x f x b a ---''=-≥-，()()()()010f b f a F x f x b a++-''=-≤-，即()()()()11f b f a f x f x b a+--''≤≤-，又()()()()111G x xf x x f x -+''=+-在[]0,1上连续函数.且()()10G f x +'=，()()11G f x -'=，有介值定理，()0,1p ∃∈使得()()()f b f a G p b a-=-，即()()()()()111f b f a pf x p f x b a-+-''+-=⎡⎤⎣⎦-，又1q p =-，则()()()()()pf x qf x b a f b f a -+''+-=-⎡⎤⎣⎦.(二) 拉格朗日中值定理应用 1.利用拉格朗日定理证明不等式拉格朗日中值定理中只肯定了在(),a b 内至少有一点ξ，使得等式成立，但对ξ的确切位置未作任何断定，这并不影响定理在做理论探讨和解决具体问题中所起的作业. 利用拉格朗日中值定理证明不等式，关键是选择适当的函数()f x 和对应的区间[],a b ，使它满足拉格朗日中值定理，使得()()()(),,f b f a f a b b aξξ-'=∈-，在用不等式的性质可证明数学不等式.具体步骤如下： 第一步，选择适当的函数()f x 和对应的区间[],a b ；第二步，对所取的函数()f x 和对应的区间[],a b ，写出拉格朗日中值公式，()()()(),,f b f a f a b b aξξ-'=∈-，第三步，确定导函数()f ξ'在所讨论的区间上的单调性；第四步，分别,a b ξξ==，确定()f x '在区间端点上的导数值，由()f x '的单调性得出()f ξ'的范围：()()()f a f f b ξ'''<<， （当()f x '单调增加时） ()()()f a f x f b >>， （当()f x '单调减少时）由()()()f b f a f b aε-'=- ，(),a b ξ∈这个等式就得到数学不等式；若当()f x '单调增加时则有()()()()f b f a f a f b b a-''<<-，或有()()()()()()f a b a f b f a f b b a ''-<-<-.等,以下举例说明.例3 当0x >时，则有(1xIn x +>证明：设()(1f t tIn t =+ []0,t x ∈，并满足中值定理条件，且有()(1f t In t ⎛⎫'=++(0In t =>， []0,t x ∈， 所以()f t 在[]0,x 是单调递增的.故当0x >时，()()00f x f >= 则有(1xIn x +>2.拉格朗日定理在为求极限提供一种简单而有效的方法对于有些求极限的题，如果使用罗比达法则，则求导数的计算量很大.微分中值定理为求这样一些较难的极限提供了一种简单而有效地方法.其方法是对极限题中的某些部分构造辅助函数，使用微分中值定理，然后求出极限.例4 求1121lim n n x n a a +→∞⎛⎫- ⎪⎝⎭，其中0a >.解：对()x f x a =应用拉格朗日定理，有()1122111lim lim |1x n n x x x n a a n a n n ε+=→∞→∞⎛⎫⎛⎫'-=⨯- ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭()2lim 1x n a Ina Ina n n ε→∞==+， 其中11,1n n ξ⎛⎫∈ ⎪+⎝⎭.参考文献：[1] 数学分析（上）（第三版）[M]. 北京：高等教育出版社. 2001[2] 刘玉琏 傅沛仁.数学分析讲义（上）（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社. 2008 [3] 陈绍东 宋苏罗. 微分中值定理的推广[J].河南:南阳理工学院.2008 [4] 陈守信.数学分析选讲[M]. 北京：机械工业出版社. 2009[5] 邵红 陈实.拉格朗日中值定理证明数学不等式[J].牡丹江大学学报. 2008。
罗尔定理的几种类型及其应用
罗尔定理的几种类型及其应用1 引言最原始的罗尔定理是由法国数学家罗尔于 1691 年在题为 《任意次方程的一个解法的证明》 的论 文中给出的 （罗尔 1652 年 4 月 21 日生于昂贝尔特， 1719 年 11月 8 日卒于巴黎 ） ，主要内容是 : 在多项式方程 f x =0 的两个相邻的实根之间，方程 f x 0 至少有一个根．在一百多年后， 1846 年尤斯托（ Giusto Bellavitis ）将这一定理推广到可微函数，尤斯托还 把此定理命名为罗尔定理，这就是现在我们常用的罗尔定理 .2 微分中值定理2.1 罗尔定理1 （P若函数 f x 满足以下条件：（ 1）在闭区间 a,b 上连续；（ 2）在开区间 a,b 上可导；（ 3） fa fb . 则至少存在一个数 a,b ，使得 f 0.罗尔定理的几何意义是：在每一点都可导的一段连续曲线上，如果曲线的两端点高度相同，那 么曲线至少存在一条水平切线 . 罗尔定理是大学微分学中很重要的中值定理， 它演绎了拉格朗日中值 定理与柯西中值定理，这三个定理构成了微分学中值基本理论，在高等数学中占有十分重要的地 位．下面给出拉格朗日中值定理和柯西中值定理的内容和几何意义 .2.2 拉格朗日中值定理x 满足：（ 1） 在闭区间 a,b 连续；（ 2） 在开区间 a,b 上可导；则至少存在拉格朗日中值定理的几何意义是：在每一点都可导的的连续曲线上，如果两端点也连续，那么 至少存在一个点，该点的切线平行于两端点的连线 .2.3 柯西中值定理 1若函数 f x 和 g x 满足：（ 1）在闭区间 a,b 连续；（ 2）在开区间 a,b 上可导；（ 3） f x 和 g x 不同时为 0；（ 4） g a g b 则存在 a,b ；使得fa。
若函数个数 a,b ，使得 ff a f b ab柯西中值定理的几何意义与前两个定理的几何意义类似，只是要把f x 和g x 这两个函数写成以x 为参量的参量方程u g xv f x于是两函数联系在平面uOv 上一段连续曲线上了，若曲线的两端点也连续，则在曲线上至少存在一点，该点的切线与两端点的连线平行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h
e
。o
n d
h
it i
o
n
f
h
e
e
o n l
n on t
R ll
o
e
h
[ x
l Z〕 x 仁 a (
u
+
r e
)
x
u 平 s
lf
之卜今
p
l 一4
“
’
众 f
n: +
t
e t h
is
e
ts
。o
任 苍 t n
e
(x
卜
x u
s
Z
) i
仁
n
( a
a
,
,
+ 的) + c o
,
s
c u
a s
t
ha
t
尹 传) 一
it e )
,
Then li m
e r
五s A
( 夸任 a
if
x
a
o c
n
)
,
s u e
t
t
`
尹 芯) ~ >
0
,
一
is
a
卜心
.
( f x
) =
Pr
￡
o
f
f x (
￡
) =
n
d
o
l y i f fo
r
e v
y
t
her
e
占> 0
,
s u e
h
t
ha
t
A 一
< f x ( ) < A +
li m
之
~
+
w hen
C o
,
n u n
,
n
R o ll e
a s s u
Theo
r e
m
s a
A
s s u
e m
a
t
a h
s
,
( f x
t
e a
)
o
15
C O
n tln
o
UOU S
O r
n
s
,
e
lo s e d
a
r
a v
l
压 f
b〕
,
a
d n
e
e m
r e
f x (
is
n t a
e e s
少h a
d e r iv
ti
v e
r
o in 0
r e
.
x ) b (
in
s
面
t
s
〔
伍
,
〕记 悦
)
一,
de
a
iv l a b
e
(a
,
+ c o )
,
。
n d
+
( f x
) =
f
伍) Pro
,
T
v e
e h
,
e v e r
( 任 a
,
a
+ 句
e v e r
.
f ( x
) =
A
if
`
a
一
e
+
n d
wh
o
l y i f fo u
v e r
r
y
。
>
0
,
t
he
r
e
e
石s
t ,
a
n
u
mb e
r
M>
o
,
s u e
h
t
ha
t
闰
A 一
< 了x (
id e r If o f
t
1 r
0
) < A +
t
e
e n
a
x
.
> M
(x
e
,
) ~
o
f
r e
2 ( x
m
)
) =
o n
A +
,
/2
r a
.
C o
( a ll
,
q
n t
ly
,
x f (
) 15
it e d f o
r
t
r
he
y
x
。o
n
o
f
t
,
he
s
c
o
4
0
If f o
,
e v
任 a (
a
+ 舀)
u h h c
o m
t
助 ll
八一
t
he
叶
A
a
x
Z
]仁
f
o
+ c o )
,
t
t
h
o n
dit io n s
f
t
h
e
o c
n u n o n
R lle
o
m
0
o
:
仁 〕
, y x
+
.
)
2
t t
l
If o f
。
e v
( 任 a A
。
.
+ 占)
n
r
s u e
h
t
hat A 一
x
,
。
(
a
( f x
) + 占
a
)
a
<
n
A
x t
:
a
n
d fo
r
e
e v +
o
r
y x
> M
)
,
,
s u e
in (a h
r
.
s o Cn
1
s
ha
e
t
r
f x (
y x
) 15 c o n t in ( 任 a A + A + ( a
, ,
u o u s
+ c o )
t
.
e v
+ 占)
,
,
s u e
ha
e x
t
A
x s
a
( < f x
,
)
,
,
<
a
A +
a
:
,
a
d n
Z
o f
r
e v e r
y x
> M
,
,
s u e
h
e
ha
t
t
A
r e
< f x (
,
<
a
A
f
a
u r
t
e h
x
:
r
o m
e
o n
.
ide
,
t
x f (
a
) 1
t
5
o n t in
u
o
u s
a (
,
十 c o )
:
Th
n s e
n
u e
e h
x
( 任 a
s u
) + 占
r
n
d
任 ( + a 材〕 dit io n :
,
a
u
e
h th
n
a
f
n
e
h
t
卯in t
n
a
f
t
he
0
.
p e n in
t e
( a l a v
b)
d n
f
( ) = a The
b ) (
h T
l 1
en
t
e h
卯in t 9 in
o
位 b) l i z a t io
a
.
s u e
h th a
尹’ ( ~ )
R
o
s e v e r a
ir
e u
s m
u
t
a
f g e n e
h
t
n
A 一 ) =
t
< f x (
2 o
)
<
he
c
t
,
a h
o f
th t
e
r
e
e
幻s t
o n
;
,
l
〔 伍
) 1
5
,
d
.
任 了 材
e e o
o c
s o
s u e
h
t
ha
x f (
x f (
e
) = A 一
n t x
,
/2
s e
,
hi
s
r e a s
( f x
s u
it b le f
o r
h
n
di ti
。
< f x (
<
记
x
> M 一
35
s
u
e
h
一
恤
f ( x
e m r
l
) ) =
o n
+