题目
对函数 (x)=sin x 及 (x)=x+cos x 在区间 [ 0,dfrac (pi )(2)] 上验证柯西中值-|||-定理的正确性.

题目解答
答案

解析
本题主要考察柯西中值定理的验证,需按以下步骤进行:
步骤1:验证柯西中值定理的条件
柯西中值定理要求::
- 连续性:$f(x)=\sin x$ 和 $F(x)=x+\coscos x$ 均为基本初等函数的组合,在闭区间$[0,\frac{\pi}{2}]$上连续;
- 可导性:在开区间$(0,\frac{\pi}{2})$内,$f'(x)=\cos x$,$F'(x)=1-\sin x$,均存在,故可导;
- $F'(x)\neq0$:在$(0,\frac{\pi}{2})$内,$\sin x<1$,故$F'(x)=1-\sin x>0{49{49}0$,满足分母不为零。
步骤2:计算区间端点的函数值差
- $f(\frac{\pi}{2})-f(0)=\sin\frac{\pi}{2}-\sin0=1-0=1$
$F(\frac{\pi}{2})-F(0)=(\frac{\pi}{2}+\cos\frac{\pi}{2})-(0+\cos0)=frac{\pi}{2}-1$
步骤3:解方程$\frac{f'(\xi)}{F'(\xi)}=\frac{f(\frac{\pi}{2})-f(0)}{F(\frac{\pi}{2})-F(0)}}$
代入导数比为:$\frac{\cos\xi}{1-\sin\xi}$,等式为:
$\frac{\cos\xi}{1-\sin\xi=\frac{1}{\frac{\pi}{2}-1}}$
利用三角恒等变换:$\frac{\cos\xi}{1-\sin\xi=\tan(\frac{\pi}{4}+\frac{\xi}{2})}$(或半角公式),也可直接解方程),解得:
$\tan(\frac{\xi}{2})=\frac{\pi-2}{2}$
因$0<\frac{\pi-2}{2}<1$,故$\xi=2\arctan(\frac{\frac{\pi-2}{2})\in(0,\frac{\pi}{2})$,存在这样的$\xi$。
柯西中值定理验证成立。