计算题 15.设函数f(x)在[0,π]上连续,且∫0πf(x)dx=∫0)πf(x)cosxdx=0.试证明:在[0,π]内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0。
【正确答案】令F(x)=∫0xf(t)dt,0≤x≤π,则F(0)=F(π)=0。
又因为
0=∫0πf(x)cosxdx=∫0πcosxdF(x)=[F(x)cosx]0π+∫0πF(x)sinxdx
=∫0πF(x)sinxdx
所以存在ξ∈(0,π),使得F(ξ)sinξ=0,因为若不然,则在(0,π)内恒正或者恒负,均与
0πF(x)sinxdx=0矛盾。
但当ξ∈(0,π)时,sinξ≠0,所以只有F(ξ)=0。
由以上可知,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,至少存在两个不同的点ξ1∈[0,ξ],ξ2
∈[ξ,π],使得F’(ξ1)=F’(ξ2)=0,即得到:
在[0,π]内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0。
【答案解析】