设f(x)在[0,π]上连续,在(0,π)内可导,且∫ 0 π f(x)cosxdx=∫ 0 π f(x)sinxdx=0.证明:存在ξ∈(0,π),使得f(ξ)=0.
【正确答案】正确答案:首先证明f(x)在(0,π)内必有零点. 因为在(0,π)内f(x)连续,且sinx>0,所以,若无零点,则恒有f(x)>0或f(x)<0,从而有∫ 0 π f(x)sinxdx>0或∫ 0 π f(x)sinxdx<0,与题设矛盾.所以f(x)在(0,π)内必有零点. 下面证明f(x)在(0,π)内零点不唯一,即至少有两个零点. 用反证法.假设f(x)在(0,π)内只有一个零点x 0 ,则f(x)在(0,x 0 )和(x 0 ,π)上取不同的符号(且不等于零),否则与∫ 0 π f(x)sinxdx=0矛盾.这样,函数sin(x-x 0 )f(x)在(0,x 0 )和(x 0 ,π)上取相同的符号,即恒正或恒负. 那么有:∫ 0 π f(x)sin(x-x 0 )dx≠0.但是 ∫ 0 π f(x)sin(x-x 0 )dx=∫ 0 π f(x)(sinxcosx 0 -cosxsinx 0 )dx =cosx 00 π f(x)sinxdx-sinx 00 π f(x)cosxdx=0. 从而矛盾,所以f(x)在(0,π)内至少有两个零点.于是由罗尔定理即得存在ξ∈(0,π),使得fˊ(ξ)=0.
【答案解析】