题目
6.设f(x)在[a,b ]上连续,在(a,b )内二阶可导, (a)=f(b)=0, 且 '(a)f'(b)gt 0. 证-|||-明:f"(x)在(a,b)内至少有一个零点.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查罗尔定理的灵活应用及导数的性质,特别是二阶导数零点的存在性证明。
解题核心思路:
- 利用罗尔定理:由$f(a)=f(b)=0$,可得存在一点$c \in (a,b)$使得$f'(c)=0$。
- 构造子区间应用罗尔定理:在区间$[a,c]$或$[c,b]$上,结合$f'(a)f'(b)>0$的条件,进一步应用罗尔定理于$f'(x)$,从而得到$f''(x)$的零点。
破题关键点:
- 端点导数同号:$f'(a)f'(b)>0$说明$f'(a)$与$f'(b)$同号,结合$f'(c)=0$,可推断$f'(x)$在子区间内存在极值点,进而应用罗尔定理。
步骤1:应用罗尔定理于$f(x)$
由题意,$f(x)$在$[a,b]$上连续且可导,且$f(a)=f(b)=0$,根据罗尔定理,存在$c \in (a,b)$,使得$f'(c)=0$。
步骤2:分析$f'(x)$的单调性
假设$f'(a) > 0$(同理可证$f'(a) < 0$的情况),则$f'(b) > 0$(因$f'(a)f'(b) > 0$)。
- 在区间$[a,c]$上,$f'(a) > 0$且$f'(c)=0$,说明$f'(x)$从正数下降到0,因此在$(a,c)$内存在一点$d$,使得$f''(d)=0$(否则$f'(x)$单调递减,矛盾)。
- 同理,在区间$[c,b]$上,$f'(c)=0$且$f'(b) > 0$,说明$f'(x)$从0上升到正数,因此在$(c,b)$内存在一点$e$,使得$f''(e)=0$。
结论:$f''(x)$在$(a,b)$内至少有一个零点。