题目
32、设函数f(x)在[1,e]上连续,(1,e)内可导,且 f(1)=0 , f(e)=1 ,证明:至少存-|||-在一点 xi in (1,e) ,使得 '(s)=1 -

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,以及通过构造辅助函数解决微分中值问题的能力。
解题核心思路:
题目要求证明存在一点$\xi \in (1,e)$,使得$\xi f'(\xi)=1$。关键在于构造一个合适的辅助函数,使其满足罗尔定理的条件(两端点函数值相等),从而应用罗尔定理得到导数为零的点,进而转化出目标方程。
破题关键点:
- 观察目标方程$\xi f'(\xi)=1$,可变形为$f'(\xi)=\frac{1}{\xi}$,提示构造与$\ln x$相关的函数(因为$(\ln x)'=\frac{1}{x}$)。
- 构造辅助函数$g(x)=f(x)-\ln x$,利用已知条件$f(1)=0$和$f(e)=1$,验证$g(1)=g(e)=0$,满足罗尔定理的条件。
- 应用罗尔定理,直接得出存在$\xi$使得$g'(\xi)=0$,即$\xi f'(\xi)=1$。
构造辅助函数
定义函数$g(x)=f(x)-\ln x$,则:
- 在区间$[1,e]$上,$g(x)$连续;
- 在区间$(1,e)$内,$g(x)$可导;
- 计算端点值:
$g(1)=f(1)-\ln 1=0-0=0,$
$g(e)=f(e)-\ln e=1-1=0.$
应用罗尔定理
由于$g(x)$满足罗尔定理的条件,因此存在至少一点$\xi \in (1,e)$,使得:
$g'(\xi)=0.$
求导并转化方程
计算$g(x)$的导数:
$g'(x)=f'(x)-\frac{1}{x}.$
令$g'(\xi)=0$,得:
$f'(\xi)-\frac{1}{\xi}=0 \implies \xi f'(\xi)=1.$