题目
四、证明题(7分)1.证明方程cos x+x=2在开区间(0,π)内至少有一个实根.
四、证明题(7分)
1.证明方程$\cos x+x=2$在开区间(0,π)内至少有一个实根.
题目解答
答案
为了证明方程 $\cos x + x = 2$ 在开区间 $(0, \pi)$ 内至少有一个实根,我们可以使用零点定理(也称为介值定理)。零点定理指出,如果一个连续函数在某个区间内的两个端点处的函数值符号相反,那么该函数在该区间内至少有一个零点。
首先,定义函数 $f(x) = \cos x + x - 2$。我们需要检查 $f(x)$ 在区间 $(0, \pi)$ 的端点处的函数值。
1. 计算 $f(0)$:
\[
f(0) = \cos 0 + 0 - 2 = 1 + 0 - 2 = -1
\]
所以, $f(0) = -1$。
2. 计算 $f(\pi)$:
\[
f(\pi) = \cos \pi + \pi - 2 = -1 + \pi - 2 = \pi - 3
\]
因为 $\pi \approx 3.14$,所以 $\pi - 3 > 0$。因此, $f(\pi) > 0$。
现在,我们发现 $f(0) = -1 < 0$ 和 $f(\pi) > 0$。由于 $f(x)$ 是连续函数(因为余弦函数和线性函数都是连续的,它们的和也是连续的),根据零点定理, $f(x)$ 在区间 $(0, \pi)$ 内至少有一个零点。这意味着方程 $\cos x + x = 2$ 在开区间 $(0, \pi)$ 内至少有一个实根。
因此,证明完成,答案是:
\[
\boxed{\text{方程 } \cos x + x = 2 \text{ 在开区间 } (0, \pi) \text{ 内至少有一个实根.}}
\]