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专升本高数的中值定理

微分中值定理

罗尔中值定理

如果 $R$ 上的函数 $f(x)$ 满足以下条件:
在闭区间 $[a,b]$ 上连续,
在开区间 $(a,b)$ 内可导,
$f(a)=f(b)$,则至少存在一个 $ξ∈(a,b)$,使得 $f’(ξ)=0$。

拉格朗日中值定理

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;
那么在开区间$(a,b)$内至少有一点$ξ∈(a,b)$ 使等式$f(b)-f(a)=f’(ξ)(b-a)$ 成立。

积分中值定理

第一积分中值定理

若函数$f(x)$:
在闭区间$[a,b]$上连续,
则在积分区间$[a,b]$上至少存在一个点,
使下式成立$\int_a^b f(x)dx=f(\xi)(b-a)$

证明

设在 $f(x)$在$[a,b]$上连续,因为闭区间上连续函数必有最大最小值,不妨设最大值为$M$ ,最小值为 $m$,

最大值和最小值可相等。
对$m<f(x)<M$两边同时积分可得:
$$m(b-a)≤\int^b _af(x)dx≤M(b-a)$$
同除以(b-a)从而得到:
$$m≤\frac{1}{b-a}\int^b _af(x)dx≤M$$
由连续函数的介值定理可知,必定$\existξ\in [a,b]$ ,使得$f(ξ)=\frac{1}{b-a}\int^b _af(x)dx$,即:
$$\int^b _af(x)dx=f(ξ)(b-a),\existξ\in [a,b]$$
命题得证。

第二积分中值定理

设$f(x)g(x)$在$[a,b]$上连续,且$g(x)$在$[a,b]$上恒号,则$\existξ\in [a,b]$使

$$\int^b _af(x)g(x)dx=f(ξ)\int^b _ag(x)dx$$
第一中值定理就是第二中值定理的特例,$g(x)\equiv1$