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2.微分中值定理的证明
微分中值定理的证明方法很多,下面我们从最简单的罗尔定理出发,逐次引出拉格朗日中值定理和柯西中值定理及它们的证明思想.
2.1罗尔定理及其证明
定理2.1.1 (罗尔定理)若函数 满足如下条件:
(1) 在闭区间 上连续;
(2) 在开区间( )上可导;
(3) ,
则至少存在一点 ,使得 .
引理 1 (费马定理)设函数 在点 的某领域上有定义,且在点 可导.若点 为 的极值点,则必有
.
证 因为 在 上连续,所以有最大值与最小值,分别用 与 表示,现分两种情况来讨论:
(1) 若 ,则 在 上必为常数,结论显然成立.
(2) 若 ,则因 ,从而使得最大值 与最小值 至少有一个在( )上的某点 处取得,从而 是 的极值点.由条件(2), 在点 处可导,故由引理1推知
.
2.2拉格朗日中值定理及其证明
罗尔定理的证明是用闭区间上连续函数的性质完成的,比较简单,直观.但在罗尔定理中,条件 比较苛刻,绝大多数函数都不满足这一条,这极大地限制了罗尔定理的应用,我们会有这样的猜想:如果函数只满足前两条,不满足第三条会怎样呢?于是就有了下面的拉格朗日中值定理.
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