双中值问题
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2025-10-30
通常为 a,b,ξ,f(ξ),f′(ξ), 变形为 f(b)−f(a) 或者是拉格朗日柯西的形式.
或者还原出函数用过中值定理的函数
步骤:
- 把 a,b 常数项和 ξ 的项分离在两端
- 能否变形为 f(b)−f(a) 的形式.
- 如果可以,使用拉格朗日或柯西
例 1:a,b>0, 证明:∃ξ∈(a,b),s.t.aeb−bea=(1−ξ)eξ(a−b).
先移向:a−baeb−bea. 我们发现左边字母 a,b 杂糅在一起,无法直接使用拉格朗日。 所以我们需要稍微处理一下,同除 ab 我们就能让结果干净一些。
b1−a1(beb−aea)
到这里,可以使用柯西中值了,f(x)=xex, g(x)=x1.
g(a)−g(b)f(b)−f(a) 柯西后等于 g′(ξ)f′(ξ).
g′(ξ)=−ξ21, f′(ξ)=ξ2eξξ−eξ. 通过约分得到结果:eξ(1−ξ).
1.1 ∃ξ∈(1,2),s.t.ξf′(ξ)−f(ξ)=f(2)−2f(1).
等号右边有可能是拉格朗日或柯西的结果.
这个能看成 1f(2)−2f(1) 再除以 1.
然后根据上一道题目的思路:21(2f(2)−1f(1)), 分母在构造想想看。−(21−11).
令 f(x)=xf(x), g(x)=x1. 原式变成了:−g(2)−g(1)f(2)−f(1).
使用柯西定理:−g′(ξ)f′(ξ). 这题解法并不好,因为只有这一种凑法,看看思路过程即可.
例 2:∃ξ∈(1,2),s.t.f(2)−f(1)=21ξ2f′(ξ).
我们看看右边 ξ2f′(ξ)=ξ21f′(ξ). 分子是 f(x),分母是 −x1.
我们可以还原到柯西之前的结果:−[21−11]f(2)−f(1) 原式化一下,就是我们想要证明的结论了。
