题目
例1.3 设f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且 (1)=0, 证明存在点-|||-varepsilon in (0,1), 使得-|||-'(xi )=-dfrac (f(xi ))(s)

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,以及通过构造辅助函数解决微分中值问题的能力。
解题核心思路:
题目要求证明存在一点$\xi \in (0,1)$,使得$f'(\xi) = -\dfrac{f(\xi)}{\xi}$。观察等式结构,可以发现其形式类似于某个函数的导数为零的情况。因此,构造适当的辅助函数是关键。通过构造$F(x) = x f(x)$,将原问题转化为应用罗尔定理的条件,从而找到所需的$\xi$。
破题关键点:
- 构造辅助函数:选择$F(x) = x f(x)$,使得其导数$F'(x)$包含题目中的目标表达式。
- 验证罗尔定理条件:确认$F(x)$在闭区间$[0,1]$上连续,在开区间$(0,1)$内可导,且端点处函数值相等($F(0) = F(1) = 0$)。
- 应用罗尔定理:直接得出存在$\xi$使得$F'(\xi) = 0$,进而推导出原式。
构造辅助函数
设$F(x) = x f(x)$。
- 连续性:$f(x)$在$[0,1]$上连续,$x$在$[0,1]$上连续,因此$F(x)$在$[0,1]$上连续。
- 可导性:$f(x)$在$(0,1)$内可导,$x$在$(0,1)$内可导,因此$F(x)$在$(0,1)$内可导。
- 端点值:
- $F(0) = 0 \cdot f(0) = 0$,
- $F(1) = 1 \cdot f(1) = 0$(由题设$f(1) = 0$)。
应用罗尔定理
根据罗尔定理,存在$\xi \in (0,1)$,使得$F'(\xi) = 0$。
计算$F'(x)$:
$F'(x) = f(x) + x f'(x)$
令$F'(\xi) = 0$,得:
$f(\xi) + \xi f'(\xi) = 0$
整理得:
$f'(\xi) = -\dfrac{f(\xi)}{\xi}$
即证得结论。