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题目

如果要令一个函数的话,请说明为什么那样写??38 )设f(x)在[0,1 ]上连续,在(0,1 )内可导,且 (0)=0, (dfrac (1)(2))=2 (1)=dfrac (1)(2),-|||-(1)证明:存在 in (0,1), 使得 (c)=c;-|||-(2)证明:存在 xi in (0,1), 使得 '(xi )+f(xi )=1+xi .

如果要令一个函数的话,请说明为什么那样写??

题目解答

答案

解析

考查要点:本题主要考查连续函数的介值定理和微分中值定理(罗尔定理)的应用,以及通过构造辅助函数解决存在性问题的能力。

解题思路:

  1. 第一问:通过构造辅助函数$F(x)=f(x)-x$,利用介值定理证明存在零点,即$f(c)=c$。
  2. 第二问:构造函数$G(x)=(f(x)-x)e^x$,利用罗尔定理证明其导数为零的点存在,从而得到$f'(\xi)+f(\xi)=1+\xi$。

破题关键:

  • 辅助函数的构造是核心,需根据目标方程反向设计。
  • 定理的选择需匹配函数的连续性和可导性条件。

第(1)题

构造辅助函数

令$F(x)=f(x)-x$,则$F(x)$在$[0,1]$上连续,在$(0,1)$内可导。

计算端点值

  • $F(0)=f(0)-0=0$
  • $F\left(\dfrac{1}{2}\right)=f\left(\dfrac{1}{2}\right)-\dfrac{1}{2}=2-\dfrac{1}{2}=\dfrac{3}{2}>0$
  • $F(1)=f(1)-1=\dfrac{1}{2}-1=-\dfrac{1}{2}<0$

应用介值定理

由于$F\left(\dfrac{1}{2}\right)>0$且$F(1)<0$,根据介值定理,存在$c\in\left(\dfrac{1}{2},1\right)\subset(0,1)$,使得$F(c)=0$,即$f(c)=c$。

第(2)题

构造辅助函数

令$G(x)=(f(x)-x)e^x$,则$G(x)$在$[0,c]$上连续,在$(0,c)$内可导($c$为第(1)题中的点)。

计算端点值

  • $G(0)=(f(0)-0)e^0=0$
  • $G(c)=(f(c)-c)e^c=0$(因$f(c)=c$)

应用罗尔定理

由于$G(0)=G(c)=0$,根据罗尔定理,存在$\xi\in(0,c)\subset(0,1)$,使得$G'(\xi)=0$。

求导并化简

$G'(x)=e^x(f(x)-x)+e^x(f'(x)-1)=e^x(f'(x)+f(x)-x-1)$
令$G'(\xi)=0$,因$e^\xi\neq0$,得:
$f'(\xi)+f(\xi)-\xi-1=0 \quad \Rightarrow \quad f'(\xi)+f(\xi)=1+\xi$

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