题目
10、设f(x)在[0,2a]连续,且 (0)=f(2a), 证明:在[0,a]上至少存在一点ξ,使-|||-(xi )=f(xi +a)
10、

题目解答
答案
证明;




解析
考查要点:本题主要考查连续函数的性质,特别是零点定理的应用。关键在于构造适当的辅助函数,利用函数在区间端点处的值关系,推导出零点的存在性。
解题核心思路:
- 构造辅助函数 $\varphi(x) = f(x+a) - f(x)$,将原问题转化为证明该函数在区间$[0,a]$上至少有一个零点。
- 分析端点值 $\varphi(0)$ 和 $\varphi(a)$ 的关系,结合题设条件 $f(0) = f(2a)$,得出 $\varphi(a) = -\varphi(0)$。
- 分类讨论:若 $\varphi(0) = 0$,直接得解;若 $\varphi(0) \neq 0$,则利用零点定理保证中间存在零点。
构造辅助函数
定义函数 $\varphi(x) = f(x+a) - f(x)$,其中 $x \in [0,a]$。
- 由于 $f(x)$ 在 $[0,2a]$ 上连续,且 $x+a \in [a,2a]$,因此 $\varphi(x)$ 在 $[0,a]$ 上连续。
计算端点值
- 当 $x=0$ 时:
$\varphi(0) = f(a) - f(0)$ - 当 $x=a$ 时:
$\varphi(a) = f(2a) - f(a) = f(0) - f(a) = -\varphi(0)$
(因为 $f(2a) = f(0)$)
分情况讨论
- 若 $\varphi(0) = 0$:
此时 $f(a) = f(0)$,即 $x=0$ 或 $x=a$ 满足 $f(x) = f(x+a)$,结论成立。 - 若 $\varphi(0) \neq 0$:
- 由于 $\varphi(0)$ 与 $\varphi(a)$ 符号相反($\varphi(a) = -\varphi(0)$),根据零点定理,在 $(0,a)$ 内至少存在一点 $\xi$,使得 $\varphi(\xi) = 0$,即 $f(\xi) = f(\xi+a)$。