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词条 罗尔定理
释义

§ 定理

如果函数f(x)满足下面的条件:

(1)在闭区间【a,b】上连续;

(2)在开区间(a,b)内可导;

(3)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.

§ 证明

根据闭区间连续函数的性质,函数f(x)在区别[a,b]上必有最大值M和最小值m,即存在x1,x2∈[a,b],使得f(x1)=M, f(x2)=m

需分成两种情况来讨论:(1)M=m (2)M≠m

(1)当M=m,函数f(x)在区间[a,b]为常数M,于是其导数在区间(a,b)内为0,因此任一f'(ξ)=0;

(2)当M≠m,有条件f(a)=f(b)可知,函数f(x)的最大值或最小值至少有一个在区间(a,b)内存在,不妨假设存在最大值。 即x1∈(a,b),使得f(x1)=M,根据条件f'(x1)一定存在,并通过证明可知f'(x1)=0。

f'(x1)的三种表示

后面的两个极限不等式表明了f'(x1)只能等于0,因此f'(ξ)=f'(x1)=0。

f'(x1)的两个不等式

证明完毕■

§ 罗尔定理的几何解释

罗尔定理的条件表示,曲线弧是一条连续的曲线弧

,除端点外处处有不垂直于 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.

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更新时间:2025/1/31 19:06:00