题目
[题目]函数f(x)在[0,1]连续,在(0,1)可导,且-|||-(0)=0, (1)=dfrac (1)(3), 试证明存在一点-|||-xi in (0,1), 使得 '(xi )=(5)^2.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查罗尔定理的应用,通过构造适当的辅助函数,将问题转化为满足罗尔定理条件的形式,从而找到导数为零的点。
解题核心思路:
- 构造辅助函数:利用已知条件$f(1) = \dfrac{1}{3}$,联想到$x^3$的导数为$x^2$,构造$g(x) = f(x) - \dfrac{1}{3}x^3$。
- 验证罗尔定理条件:证明$g(x)$在$[0,1]$上连续,在$(0,1)$可导,且$g(0) = g(1) = 0$。
- 应用罗尔定理:得出存在$\xi \in (0,1)$使得$g'(\xi) = 0$,进而得到$f'(\xi) = \xi^2$。
破题关键点:
- 辅助函数的构造是关键,需通过观察$f(1)$的值与$x^3$的导数关系设计函数形式。
步骤1:构造辅助函数
定义函数$g(x) = f(x) - \dfrac{1}{3}x^3$。
- 连续性:$f(x)$在$[0,1]$连续,$\dfrac{1}{3}x^3$在$[0,1]$连续,故$g(x)$在$[0,1]$连续。
- 可导性:$f(x)$在$(0,1)$可导,$\dfrac{1}{3}x^3$在$(0,1)$可导,故$g(x)$在$(0,1)$可导。
步骤2:验证端点函数值
计算$g(0)$和$g(1)$:
- $g(0) = f(0) - \dfrac{1}{3} \cdot 0^3 = 0 - 0 = 0$,
- $g(1) = f(1) - \dfrac{1}{3} \cdot 1^3 = \dfrac{1}{3} - \dfrac{1}{3} = 0$。
步骤3:应用罗尔定理
由于$g(x)$满足罗尔定理的条件,因此存在$\xi \in (0,1)$,使得:
$g'(\xi) = 0.$
步骤4:推导目标结论
计算$g'(x)$:
$g'(x) = f'(x) - \dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{1}{3}x^3\right) = f'(x) - x^2.$
令$g'(\xi) = 0$,得:
$f'(\xi) - \xi^2 = 0 \quad \Rightarrow \quad f'(\xi) = \xi^2.$