【正确答案】方法一:将f(x)从-a到a积分
∫
-aaf(x)dx=∫
-aaf'(0)xdx+1/2∫
-aaf"(ξ)x
2dx。
而∫
-aaf'(0)xdx=f'(0)∫
-aaxdx=f'(0)×

|
-aa=0,
从而有∫
-aaf(x)dx=1/2∫
-aaf"(ξ)x
2dx。
因f"(x)在[-a,a]上连续,故有f"(x)在[-a,a-]上存在最大值M,最小值m(由闭区间上的连续函数必有最大值和最小值),即

易得m≤f"(x)≤M,x∈[-a,a]。
因此∫
-aaf(x)dx=1/2∫
-aaf"(ξ)x
2dx≤1/2M∫
-aax
2dx=1/2Mx
3/3|
-aa=Ma
3/3,
同理∫
-aaf(x)dx=1/2∫
-aaf"(ξ)x
2dx≥1/2m∫
-aax
2dx=1/3ma
3。
因此m≤3/a
3∫
-aaf(x)dx≤M。
由连续函数介值定理知,存在η∈[-a,a],使
f"(η)=3/a
3∫
-aaf(x)dx,
即a
3f"(η)=3∫
-aaf(x)dx。
方法二:观察要证的式子,构造变限函数:F(x)=∫
-xxf(t)dt,易得F(0)=0,
F'(x)=f(x)+f(-x)(变限积分求导),
F"(x)=[f(x)+f(-x)]'=f'(x)-f'(-x),
F"'(x)=[f'(x)-f'(-x)]'=f"(x)+f"(-x),
则有F'(0)-f(0)+f(-0)-0+0=0,
F"(0)-f'(0)-f'(-0)=f'(0)-f'(0)=0。
将它展开成二阶带拉格朗日余项麦克劳林公式:
F(x)=F(0)+F'(0)x+

F"(0)x
2+

F"'(ξ)x
3=0+0+

F"'(ξ)x
3=1/6[f"(ξ)+f"(-ξ)]x
3,
其中ξ∈(0,x),x∈[-a,a]。
由于f"(x)在[-a,a]上连续,则由连续函数介值定理,存在η∈[-ξ,ξ],使
f"(η)=1/2[f"(ξ)+f"(-ξ)],
于是存在η∈(-a,a),使
F(x)=0+0+

F"'(ξ)x
3=
