设函数f(x)在[0,π]上连续,且 ∫ 0 π f(x)dx=∫ 0 π f(x)cosxdx=0. 试证明:在(0,π)内至少存在两个不同的点ξ 1 ,ξ 2 ,使f(ξ 1 )=f(ξ 2 )=0.
【正确答案】正确答案:令F(x)=∫ 0 x f(t)dt,0≤x≤π,则有F(0)=0,F(π)=0.又因为 0=∫ 0 π f(x)cosxdx=∫ 0 π cosxdF(x)=F(x)cosx| 0 π +∫ 0 π F(x)sinxdx=∫ 0 π F(x)sindx, 所以存在ξ∈(0,π),使F(ξ)sinξ=0,因若不然,则在(0,π)内F(x)sinx恒为正或恒为负,均与∫ 0 π F(x)sinxdx=0矛盾.但当ξ∈(0,π)时sinξ≠0,故F(ξ)=0. 由以上证得,存在满足0<ξ<π的ξ,使得 F(0)=F(ξ)=F(π)=0. 再对F(x)在区间[0,ξ],[ξ,π]上分别用罗尔定理知,至少存在ξ 1 ∈(0,f)和ξ 2 ∈(ξ,π),使 F'(ξ 1 )=F'(ξ 2 )=0,即 f(ξ 1 )=f(ξ 2 )=0.
【答案解析】解析:令F(x)=∫ 0 x f(t)dt,则F(0)=F(π)=0.若由条件∫ 0 π f(x)cosxdx=0能找到另一点ξ∈(0,π),使F(ξ)=0,再用两次罗尔定理即可.