解答题 [2013年] 设奇函数f(x)在[-1,1]上具有二阶导数,且f(1)=1,证明:
问答题 16.存在ξ∈(0,1),使得f′(∈)=1;
【正确答案】证一 由f′(ξ)=1得f′(ξ)一1=0,[f(x)一x]′∣x=ξ=0,因而令辅助函数
F(x)=f(x)-x.因F(1)=f(1)一l=l一1=0,又f(x)为奇函数,故f(0)=0,于是F(0)=f(0)-0=0.显然F(x)在[0,1]上满足罗尔定理的其他条件,由该定理知,存在ξ∈(0,1),
使F′(ξ)=0,即f′(ξ)一1=0,f′(ξ)=1.
证二 也可用拉格朗日中值定理证之,注意到f(1)=1,f(0)=0,对f(x)在[0,1]上使用拉格朗日中值定理得到:存在ξ∈(0,1)使f(1)一f(0)=(1—0)f′(ξ),即f′(ξ)=1.
【答案解析】
问答题 17.存在η∈(一1,1),使得f″(η)+f′(η)=1.
【正确答案】证一 因待证等式可改写为[f′(x)+f(x)一x]′∣x=ξ=0,故作辅助函数
F(x)=f′(x)+f(x)一x,因F(1)=f′(1)+f(1)一1=f′(1),
F(一1)=f′(一1)+f(一1)+1=f′(一1)一f(1)+1=f′(一1)=f′(1)
(因f′(x)为偶函数).
显然F(x)在[-1,1]上可导,满足罗尔定理的条件,由该定理知,存在η∈(一l,1)使
F′(η)=0,即[f′(x)+f(x)一x]′∣x=ξ=f″(η)+f′(η)一1=0.
证二 待证等式可改写为[f′(η)一1]′+f′(η)一l=0,两边乘以eη,则
eη[f′(η)一1]′+eη[f′(η)一1]={eη[f′(η)一1]}′=0.
于是令F(x)=ex[f′(x)一1].由(I)知存在ξ∈(0,1)使f′(ξ)=1,又因f′(x)为偶函数,故f′(一ξ)=f′(ξ)=1,则F(ξ)=eξ[f′(ξ)一1]=0,
F(一ξ)=e[f′(一ξ)一1]=e[f′(ξ)一1]=0.
在区间[一ξ,ξ]上对F(x)使用罗尔定理,得到存在η∈(-ξ,ξ)
【答案解析】