问答题 设f(x)在区间[a,b]上具有二阶导数,且f(a)=f(b)=0,f'(a)f'(b)>0.证明:存在ξ∈(a,b)和η∈(a,b),使f(ξ)=0及f"(η)=0.

【正确答案】[详解1] (用反证法)若不存在ξ∈(a,b)使f(ξ)=0,则在区间[a,b]内恒有f(x)>0或f(x)<0.不妨设f(x)>0(对f(x)<0,类似可证),则
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从而f'(a)f'(b))≤0,这与已知条件矛盾,即在(a,b)内至少存在一点ξ,使f(ξ)=0.再由f(a)=f(ξ)=f(b)及罗尔定理,知存在η1∈(a,ξ)和η2∈(ξ,b),使
f'(η1)=f'(η2)=0.
又在区间[η1,η2]上,对f'(x)应用罗尔定理,知存在η∈(η1,η2)[*](a,b),使f"(η)=0.
[详解2] 不妨设f'(a)>0,f'(b)>0(对f'(a)<0,f'(b))<0时类似可证),即
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由极限的保号性,知存在x1∈(a,a+δ1)和x2∈(b-δ2,b),使f(x1)>0及f(x2)<0,其中δ1,δ2为充分小的正数.显然x1<x2,在区间[x1,x2]上应用中值定理,存在ξ∈x1,x2[*](a,b)),使f(ξ)=0.
以下证明类似详解1.
【答案解析】[考点提示] 本题关键是证明存在ξ∈(a,b),使f(ξ)=0,因为再由f(a)=f(b)=0,根据罗尔定理.易证存在ξ∈(a,b),使f"(η)=0.而证明f(ξ)=0可用反证法或连续函数的中值定理.
[评注] 要证明存在一点ξ,使f"(ξ)=0,要么证明f(x)在三个不同点上相等,要么证明f'(x)有两个不同的零点.