2016考研数学：三个微分中值定理
多个函数多介值的微分中值定理及其应用
多个函数多介值的微分中值定理及其应用微分中值定理是微积分中的重要定理之一，它描述了函数在一个闭区间上的平均斜率与某一点的瞬时斜率之间的关系。
这个定理在实际问题中有着广泛的应用，特别是在求解函数在某一点的导数时十分有用。
本文将介绍多个函数多介值的微分中值定理及其应用。
微分中值定理有三个形式：拉格朗日中值定理、柯西中值定理和柯西-罗尔定理。
这个定理表明，在某些条件下，函数在一个闭区间上的平均斜率与某一点的瞬时斜率之间存在特定的关系。
1. 拉格朗日中值定理设函数f(x)在闭区间[a, b]上连续，在开区间(a, b)上可导，则存在一个点c ∈ (a, b)，使得f'(c) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a}这里f'(c)表示函数f(x)在点c处的导数，而\frac{f(b) - f(a)}{b - a}则表示在闭区间[a, b]上的平均斜率。
这个定理的几何意义是：在一个闭区间上连续可微的函数中，必定存在至少一个点，这个点的瞬时斜率等于该区间上的平均斜率。
2. 柯西中值定理这个定理的几何意义是：在一个闭区间上连续可导的两个函数中，必定存在至少一个点，这个点的两个函数的导数的比值等于这两个函数在这个闭区间上的函数值之差的比值。
f'(c) = 0微分中值定理在实际问题中有着广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用。
1. 确定函数在某一点的斜率微分中值定理可以用来确定函数在某一点的斜率。
通过拉格朗日中值定理，我们可以找到一个点使得它的瞬时斜率等于区间上的平均斜率。
这对于确定函数在某一点的变化率是非常有帮助的。
通过柯西中值定理，我们可以确定一个区间内函数的最大斜率和最小斜率。
因为柯西中值定理可以将两个函数的导数的比值与这两个函数的函数值的差的比值联系起来，从而可以确定函数在某一区间内的斜率情况。
微分中值定理可以帮助我们确定函数在某一区间内的凹凸性。
通过柯西-罗尔定理，我们可以确定在一个闭区间上连续可导的函数在两个端点相等的情况下，一定存在至少一个导数为0的点。
微分中值定理
f ( x )在[0， 1],[1,2]和[2， 上均满足Rolle定理的条件， 3]
二、拉格朗日(Lagrange)中值定理
若函数 f ( x ) 满足： (1) 在闭区间 [a , b] 上连续， (2) 在开区间 (a, b )内可导， 则在 (a, b )内至少存在一点ξ， 使 f (b) − f (a ) f ′(ξ ) = . b−a
在[ − 1,3]上连续 ,
在( −1,3)内可导,
且 f ( −1) = f ( 3) = 0,
∵ f ′( x ) = 2( x − 1), 取ξ = 1 ∈ ( −1, 3), 则 f ′(ξ ) = 0 .
几何解释:
在曲线弧 AB上至少有一 点C , 在该点处的切线是 水平的.
y
C
y = f ( x)
∵ f ′( x ) = 1 1− x
2
+ (−
1 1− x
2
) = 0.
∴ f ( x ) ≡ C , x ∈ ( −1, 1）
π π 又 ∵ f ( 0) = arcsin 0 + arccos 0 = 0 + = , 2 2 π π x ∈ ( −1,1） . 即 C = . ∴ arcsin x + arccos x = 2 2
例4 设 f ( x ) = x ( x − 1)( x − 2)( x − 3), 判断 f ′( x ) = 0 有几个实根. 证
∵ f (0) = f (1) = f (2) = f (3) = 0
则 ∃ξ1 ∈ (0，，使f ′(ξ1 ) = 0; 1) ∃ξ 2 ∈ (1， ，使f ′(ξ 2 ) = 0; 2) ∃ξ 3 ∈ (2， ，使f ′(ξ 3 ) = 0, 3) 即f ′( x ) = 0至少有 3个实根. 又f ′( x )是三次多项式，所以至多有三个零点. ∴ f ′( x ) = 0有 3个实根.
2016考研数学中值定理证明思路总结
2016考研数学中值定理证明思路总结中值定理这块一直都是很多考生的“灾难区”，一直没有弄清楚看到一个题目到底怎么思考处理，因此也是考研得分比较低的一块内容，如果考生能把中值定理的证明题拿下，那么我们就会比其他没做上的同学要高一个台阶，也可以说这是一套“拉仇恨”的题目。
下面小编就和大家来一起分析一下这块内容。
1.具体考点分析首先我们必须弄清楚这块证明需要的理论基础是什么，相当于我们的工具，那需要哪些工具呢?第一：闭区间连续函数的性质。
最值定理：闭区间连续函数的必有最大值和最小值。
推论：有界性(闭区间连续函数必有界)。
介值定理：闭区间连续函数在最大值和最小值之间中任意一个数，都可以在区间上找到一点，使得这一点的函数值与之相对应。
零点定理：闭区间连续函数，区间端点函数值符号相异，则区间内必有一点函数值为零。
第二：微分中值定理(一个引理，三个定理)费马引理：函数f(x)在点ξ的某邻域U(ξ)内有定义，并且在ξ处可导，如果对于任意的x∈U(ξ)，都有f(x)≤f(ξ) (或f(x)≥f(ξ) )，那么f'(ξ)=0。
罗尔定理：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柯西中值定理：如果函数f(x)及F(x)满足(1)在闭区间[a,b]上连续(2)在开区间(a,b)内可导(3)对任一x∈(a,b)，F'(x)≠0那么在(a,b) 内至少有一点ξ，使等式[f(b)-f(a)]/[F(b)-F(a)]=f'(ξ)/F'(ξ)成立。
第三：积分中值定理：如果函数f(x) 在积分区间[a, b]上连续，则在[a, b]上至少存在一个点ξ，使下式成立加强版：如果函数f(x) 在积分区间[a, b]上连续，则在(a, b)上至少存在一个点ξ，使下式成立第四：变限积分求导定理：如果函数f(x)在区间[a，b]上连续，则积分变上限函数在[a,b]上具有导数，并且导数为：第五：牛顿--莱布尼茨公式：如果函数f(x) 在区间[a,b] 上连续，并且存在原函数F(x) ，则2.注意事项针对上文中具体的考点，佟老师再给出几点注意事项，这几个注意事项也是在证明题中的“小信号”，希望大家理解清楚并掌握：1. 所有定理中只有介值定理和积分中值定理中的ξ所属区间是闭区间。
(整理)考研数学微分中值讲义(卓越资料)
卓越考研内部资料（绝密）卓而优越则成卓越考研教研组汇编第三章 微分中值定理与导数的应用§3.1 微分中值定理A 基本内容一、罗尔定理 设函数()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）()()b f a f =则存在()b a ,∈ξ，使得()0='ξf几何意义：条件（1）说明曲线()x f y =在()()a f a A ,和()()b f b B ,之间是连续曲线；条件（2）说明曲线()x f y =在B A ,之间是光滑曲线，也即每一点都有不垂直于x 轴的切线条件（3）说明曲线()x f y =在端点A 和B 处纵坐标相等。
结论说明曲线()x f y =在A 点和B 点之间[不包括点A 和点B ]至少有一点，它的切线平行于x 轴。
二、拉格朗日中值定理 设函数()x f 满足（1）在闭区间[]b a ,上连续； （2）在开区间()b a ,内可导；则存在()b a ,∈ξ，使得()()()ξf ab a f b f '=-- 或写成()()()()a b f a f b f -'=-ξ ()b a <<ξ有时也写成()()()x x x f x f x x f ∆⋅∆+'=-∆+θ000 ()10<<θ 这里0x 相当a 或b 都可以，x ∆可正可负。
几何意义：条件（1）说明曲线()x f y =在点()()a f a A ,和点()()b f b B ,之间是连续曲线； 条件（2）说明曲线()x f y =是光滑曲线。
结论说明曲线()x f y =在B A ,之间至少有一点，它的切线与割线AB 是平行的。
推论1．若()x f 在()b a ,内可导，且()0≡'x f ，则()x f 在()b a ,内为常数。
推论2．若()x f ，()x g 在()b a ,内皆可导，且()()x g x f '≡'，则在()b a ,内()()c x g x f +=，其中c 为一个常数。
中值定理
中值定理百科名片分中值定理是反映函数与导数之间联系的重要定理，也是微积分学的理论基础，在许多方面它都有重要的作用，在进行一些公式推导与定理证明中都有很多应用。
目录简介应用拉格朗日微分中值定理罗尔定理柯西中值定理积分中值定理编辑本段简介函数与其导数是两个不同的的函数；而导数只是反映函数在一点的局部特征；如果要了解函数在其定义域上的整体性态，就需要在导数及函数间建立起联系，微分中值定理就是这种作用。
微分中值定理，包括罗尔定理、拉格朗日定理、柯西定理、泰勒定理。
是沟通导数值与函数值之间的桥梁，是利用导数的局部性质推断函数的整体性质的工具。
以罗尔定理、拉格朗日中值定理和柯西中值定理组成的一组中值定理是一整个微分学的理论基础。
拉格朗日中值定理，建立了函数值与导数值之间的定量联系，因而可用中值定理通过导数去研究函数的性态；中值定理的主要作用在于理论分析和证明；同时由柯西中值定理还可导出一个求极限的洛必达法则。
中值定理的应用主要是以中值定理为基础，应用导数判断函数上升，下降，取极值，凹形，凸形和拐点等项的重要性态。
从而能把握住函数图象的各种几何特征。
在极值问题上也有重要的实际应用。
编辑本段应用（一）对于不等式与等式证明中的应用在一些等式的证明中，我们往往容易思维定式，只是对于原来的式子要从哪去证明，很不容易去联系其它，只从式子本身所表达的意思去证明。
已知有这样一个推论，若函数在区间I上可导，且中值定理，则为I上的一个常量函数。
它的几何意义为：斜率处处为0的曲线一定是平行于y轴的直线。
这个推论的证明应用拉格朗日中值定理。
（二）关于方程根的讨论（存在性与根的个数）（三）在洛比达法则中证明的应用无穷小（大）量阶的比较时，看到两个无穷小（大）量之比的极限可能存在，也可能不存在。
如果存在，其极限值也不尽相同。
称两个无穷小量或两个无穷大量之比的极限为型或型不定式极限。
解决这种极限的问题通常要用到洛比达法则。
这是法则的内容，而在计算时往往都是直接的应用结论，没有注意到定理本身的证明，而这个定理的证明也应用到了中值定理。
三个中值定理
三个中值定理
三个中值定理的公式：
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；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。
柯西定理：如果函数f(x)及F(x)满足在闭区间［a,b]上连续；在开区间（a,b)内可导；（3)对任一x∈（a,b)，F'(x)≠0那么在（a,b)内至少有一点ξ，使等式［f(b)-f(a)]/=f'(ξ）／F'(ξ）成立。
拉格朗日定理：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。
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。
积分中值定理：
积分中值定理，是一种数学定律。
分为积分第一中值定理和积分第二中值定理，它们各包含两个公式。
其中，积分第二中值定理还包含三个常用的推论。
这个定理的几何意义为：若f(x)≥0，x∈［a,b]，则由x轴、x=a、x=b及曲线y=f(x)围成的曲边梯形的面积等于一个长为b-a，宽为f(ξ)的矩形的面积。
第六节 微分中值定理
g ( x) C[a, b] D(a, b), 证明：至少存在一点 (a, b) 使 g ( ) f ( ) g ( ) f ( ) 0 .
* 3) Rolle定理可推广为
在 ( a , b ) 内可导, 且
x a
lim f ( x ) lim f ( x )
设 f ( x ) 在 (a , b) 内可导 , x0 , x0 x [a , b] , 记 x0 x (0 1) , 则有
f ( x0 x ) f ( x0 ) f ( x0 x ) x (0 1) ,
即
y f ( x0 x ) x (0 1) .
关键技巧: 根据题意会知道如何构造辅助函数. 若希望用Rolle定理证明方程 f(x)=0 根的存在性，
则构造的辅助函数F(x) 应满足关系式F(x) = f(x)
及Rolle定理条件. 例5
设 f ( x ) C[0, a ] D(0, a ) , f (0) 1, f (a ) 0, f ( )
2. 罗尔（Rolle）定理
设函数 f (x) 满足条件： 1) 在闭区间 [a,b]上连续. 2) 在开区间(a,b)内可导. 3) f (a) = f (b) 则在 (a,b) 内至少存在一点 ，使 f() =0 .ຫໍສະໝຸດ 几何解释（水平切线）： y
连续光滑曲线 y f ( x ) 在 点 A、B 处纵坐标相等 , 则弧 AB 上至少有一点 C , 在该点处的切线是水平 的. o a
(2) 设 f (x) ,g(x) 在 (a,b) 内可导且 f (x) =g(x) ，
则 f(x)=g(x) C.
拉格朗日中值定理的应用:
微分中值定理
x0为唯一的小于 1的正实根 .
题型二:求满足定理条件的 值
例7 求 f ( x ) arctan x 在 [0,1] 上满足Lagrange
中值定理的 值
题型三:用Lagrange中值定理证明不等式
x 例8 证明当x 0时, ln(1 x ) x . 1 x f (b) f (a) 证 设 f ( x) ln x, 凑成 形式 ba
如图3此时弦AB的斜率为
f ( ) dY |x g ( ) dX
f (b) f (a) g (b) g (a)
柯西(Cauchy)中值定理
如果 f(x),g(x)满足
(1) ( 2) ( 3)
在闭区间 在开区间
[a, b]上连续,
( a , b ) 内可导,
g( x) 0, x (a, b )
则 (a, b ), 使等式
f ' ( ) f (b ) f (a ) 成立. ' g ( ) g (b ) g (a )
f (b ) f (a ) g( x ) f ( x ) 证: 作辅助函数 ( x ) g(b) g(a ) 则 ( x) 在[a, b] 上连续, 在 (a, b)内可导, 且 f (b ) g (a ) f (a ) g (b ) (a ) (b) g(b) g(a ) 使 由罗尔定理知, 至少存在一点 即 f (b) f (a ) f ( ) . g(b) g(a ) g( ) 思考: 柯西定理的下述证法对吗 ? f (b) f (a) f ( )(b a) , (a , b) 两个 不 一定相同 g(b) g(a ) g( )(b a ), (a , b)
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2016考研数学：三个微分中值定理
每年考研数学必有一道证明题，分值在10分左右，其中百分之九十涉及到的是微分中值定理及其应用。
而微分中值定理及其应用最难的就是三个微分中值定理：罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理。
它们是考研数学的重难点，现分别从涉及的知识点、考查方式、方法选择、真题链接等四个方面进行分析。
一、涉及的知识点及考查形式
可涉及微分中值定理及其应用的知识点有，微分中值定理，洛必达法则，函数单调性的判别，函数的极值，函数图形的凹凸性、拐点及渐近线，函数图形的描绘，函数的最大值与最小值，弧微分(数一、数二要求)，曲率的概念(数一、数二要求)，曲率圆与曲率半径(数一、数二要求)。
微分中值定理以间接考查或与其他知识点综合出题的比重很大，也可以直接出题，所以考查形式有多种。
如利用导数的几何意义考查函数的特性，讨论导数零点存在性或方程根个数问题，不等式的证明，证明含中值的等式，求极限等。
二、方法选择
题目考查微分中值定理，那么选择哪一中值定理成为解题的关键。
针对题目的特点，可根据如下情况选择对应的微分中值定理：如果结论不包含端点，优先考虑罗尔定理；如果结论中包含端点，则考虑拉格朗日中值定理或柯西定理。
那么选择拉式还是柯西定理，需要对结论做进一步的处理，化为定理的标准形式。
如第一个标准，左边是只含端点，右边只含中值；第二个标准，左边进一步处理，分子分母减号，一侧只含右端点，一侧只含左端点。
整理后，如果分母是端点相减，则选择拉格朗日定理；否则，选择柯西定理。
三、求解步骤及历年真题解析
涉及到微分中值定理，一般首先要找辅导函数。
针对拉式中值定理和柯西定理，经过对要证明的结论化为标准形式，可直接得出辅助函数。
而罗尔定理，需要把结论化为微分方程的一般形式，使用积分因子法可找到。
有了辅助函数，根据中值定理，列出定理对应的三个条件，得出结论。
四、小结
三个微分中值定理(条件与结论)的理解及其区别是复习的要点，而方法的选择是解题的关键。
三个微分中值定理(条件与结论)的理解及其区别理解透了，才能正确使用方法进行求解。
知识点的理解一定要结合一定量的习题才能真正掌握知识点，并应用于考研。
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