证明题(2023年理工数学Ⅰ2023年理工数学Ⅱ

设函数f(x)在[-a,a]上具有二阶连续导数,证明:

(Ⅰ)若f(x)=0,则存在ξ∈(-a,a),使得f''(ξ)=1/a² [f(a)+f(-a)];

(Ⅱ)若f(x)在(-a,a)内取得极值,则存在η∈(-a,a),使得|f''(η)|≥1/2a²|f(a)-f(-a)|.

答案解析

(Ⅰ) f(x)=f(0)+f' (0)x+f''(η)/2! x2=f' (0)x+f''(η)/2! x2,η介于0于x之间,则f(a)=f' (0)a+f''(η1)/2! a2,0<η1<a.①f(-a)=f' (0)(-a)+f'' (η2 )/2! a2,-a<η2<0.②①+②得:f(a)+f(-a)=a2/2[f'' (η1 )+f''(η2)].③又f''(x)在[η1,η2]上连续,由必有最大值M与最小值m,即m≤f'' (η1 )≤M,m≤f'' (η2 )≤M,从而m≤(f'' (η1 )+f'' (η2 ))/2≤M.由介值定理得:存在ξ∈[η2,η1]⊂(-a,a),使得f'' (ξ)=(f'' (η1 )+f'' (η2 ))/2,代入③得:f(a)+f(-a)=a2 f''(ξ),即f'' (ξ)=(f(a)+f(-a))/a2 .(Ⅱ)设f(x)在x=x0∈(-a,a)取极值,且f(x)在x=x0可导,则f' (x0 )=0.又f(x)=f(x0 )+f' (x0 )(x-x0 ...

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