题目
证明:若f(x)在有限开区间(a,b )内可导,且 lim _(xarrow {a)^+}f(x)=lim _(xarrow {b)^-}f(x), 则-|||-至少存在一点 xi in (a,b), 使 '(xi )=0.

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,以及如何通过构造辅助函数将问题转化为满足罗尔定理条件的形式。
解题核心思路:题目中给出的条件是函数$f(x)$在开区间$(a,b)$内可导,且左右极限在$a$和$b$处相等。由于罗尔定理要求函数在闭区间上连续、端点处函数值相等,因此需要构造一个辅助函数$F(x)$,使其满足罗尔定理的条件,进而应用定理得到结论。
破题关键点:
- 构造辅助函数:通过定义$F(x) = f(x) - C$(其中$C$为$f(x)$在$a$和$b$处的极限值),使得$F(x)$在闭区间$[a,b]$上连续,且$F(a) = F(b) = 0$。
- 验证条件:确认$F(x)$在$(a,b)$内可导,并应用罗尔定理。
步骤1:定义辅助函数
设$C = \lim_{x \to a^+} f(x) = \lim_{x \to b^-} f(x)$,构造函数:
$F(x) =
\begin{cases} f(x) - C, & x \in (a, b), \\0, & x = a \text{ 或 } x = b.\end{cases}$
步骤2:验证连续性
- 在$(a,b)$内:$F(x)$由连续函数$f(x)$与常数$C$相减得到,故连续。
- 在$x = a$处:当$x \to a^+$时,$F(x) = f(x) - C \to 0$,与$F(a) = 0$一致,故连续。
- 在$x = b$处:同理,当$x \to b^-$时,$F(x) \to 0$,与$F(b) = 0$一致,故连续。
步骤3:验证可导性
在$(a,b)$内,$F(x) = f(x) - C$可导,导数为:
$F'(x) = f'(x).$
步骤4:应用罗尔定理
由于$F(x)$在$[a,b]$上连续,在$(a,b)$内可导,且$F(a) = F(b) = 0$,根据罗尔定理,存在$\xi \in (a,b)$,使得:
$F'(\xi) = 0 \implies f'(\xi) = 0.$