题目
已知f(0)=f(1)=f(2)=f(3),则方程f(0)=f(1)=f(2)=f(3)在区间f(0)=f(1)=f(2)=f(3)上至少存在( )个根。A.1B.2C.3D.4
已知,则方程
在区间
上至少存在( )个根。
A.1
B.2
C.3
D.4
题目解答
答案
罗尔定理:若函数满足在
上连续,在
内可导,且
,则在
内至少存在一点
,使得
。
已知,则
在上,
满足罗尔定理的条件,所以在
内至少存在一点
,使得
。
在上,
也满足罗尔定理的条件,所以在
内至少存在一点
,使得
。
在上,
同样满足罗尔定理的条件,所以在
内至少存在一点
,使得
。
综上,方程在区间
上至少存在3个根,因此选择C。
解析
考查要点:本题主要考查罗尔定理的应用,以及如何通过函数在多个点取值相等推断导数的零点个数。
解题核心思路:
题目中给出函数在四个点(0,1,2,3)处的函数值相等。根据罗尔定理,若函数在某个闭区间上连续且可导,并且区间端点处函数值相等,则该区间内至少存在一个导数为零的点。因此,将区间[0,3]划分为三个相邻的子区间([0,1]、[1,2]、[2,3]),每个子区间均满足罗尔定理的条件,从而得出至少存在三个导数为零的点。
破题关键点:
- 识别相邻区间:将四个等值点分成三个相邻的闭区间。
- 逐个区间应用罗尔定理:每个子区间独立应用定理,确保每个区间内至少存在一个导数零点。
- 累加结果:三个子区间共产生三个零点,因此答案为选项C。
罗尔定理的条件:
若函数$f(x)$在闭区间$[a,b]$上连续,在开区间$(a,b)$内可导,且$f(a)=f(b)$,则在$(a,b)$内至少存在一点$\xi$,使得$f'(\xi)=0$。
具体分析:
-
区间[0,1]:
- $f(0)=f(1)$,且假设$f(x)$在$[0,1]$上连续、可导。
- 根据罗尔定理,在$(0,1)$内至少存在一点$\xi_1$,使得$f'(\xi_1)=0$。
-
区间[1,2]:
- $f(1)=f(2)$,同理假设$f(x)$在$[1,2]$上连续、可导。
- 根据罗尔定理,在$(1,2)$内至少存在一点$\xi_2$,使得$f'(\xi_2)=0$。
-
区间[2,3]:
- $f(2)=f(3)$,同理假设$f(x)$在$[2,3]$上连续、可导。
- 根据罗尔定理,在$(2,3)$内至少存在一点$\xi_3$,使得$f'(\xi_3)=0$。
结论:
三个子区间共产生三个不同的导数零点$\xi_1, \xi_2, \xi_3$,因此方程$f'(x)=0$在$[0,3]$上至少存在3个根。