题目
证明对任意常数 lt b, 都有 sin b-sin aleqslant b-a.
题目解答
答案
解析
步骤 1:定义函数
定义函数 $f(x) = \sin x$,该函数在区间 $[a, b]$ 上是连续的,并且在区间 $(a, b)$ 上是可导的。
步骤 2:应用拉格朗日中值定理
根据拉格朗日中值定理,如果函数 $f(x)$ 在闭区间 $[a, b]$ 上连续,在开区间 $(a, b)$ 上可导,那么存在至少一个 $\xi \in (a, b)$,使得
$$
f'(ξ) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a}
$$
对于函数 $f(x) = \sin x$,我们有
$$
f'(x) = \cos x
$$
因此,存在 $\xi \in (a, b)$,使得
$$
\cos \xi = \frac{\sin b - \sin a}{b - a}
$$
步骤 3:利用余弦函数的性质
由于 $\cos \xi \leqslant 1$ 对于所有 $\xi \in (a, b)$ 成立,我们有
$$
\frac{\sin b - \sin a}{b - a} \leqslant 1
$$
从而
$$
\sin b - \sin a \leqslant b - a
$$
定义函数 $f(x) = \sin x$,该函数在区间 $[a, b]$ 上是连续的,并且在区间 $(a, b)$ 上是可导的。
步骤 2:应用拉格朗日中值定理
根据拉格朗日中值定理,如果函数 $f(x)$ 在闭区间 $[a, b]$ 上连续,在开区间 $(a, b)$ 上可导,那么存在至少一个 $\xi \in (a, b)$,使得
$$
f'(ξ) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a}
$$
对于函数 $f(x) = \sin x$,我们有
$$
f'(x) = \cos x
$$
因此,存在 $\xi \in (a, b)$,使得
$$
\cos \xi = \frac{\sin b - \sin a}{b - a}
$$
步骤 3:利用余弦函数的性质
由于 $\cos \xi \leqslant 1$ 对于所有 $\xi \in (a, b)$ 成立,我们有
$$
\frac{\sin b - \sin a}{b - a} \leqslant 1
$$
从而
$$
\sin b - \sin a \leqslant b - a
$$