解答题 [2014年] 设函数f(x),g(x)在区间[a,b]上连续,且f(x)单调增加,
0≤g(x)≤1.证明:
问答题 15.0≤∫axg(t)dt≤x一a,x∈[a,b];
【正确答案】 可用积分的估值定理、中值定理、比较定理等法证(I),可用函数的单调性证明(Ⅱ)成立.
证(I)证一 由定积分的估值定理证之.
因g(x)在[a,b]上连续,则在[a,b]上必可积,且 0≤g(x)≤1.由估值定理知,当x∈[a,b]时,必有(x-a)·0≤∫axg(t)dt≤(x一a)·1,即0≤∫axg(t)df≤(x一a).
证二 由比较定理证之,因0≤g(x)≤1,则∫ax0dt≤∫axg(t)dt≤∫axdt,即0≤∫axg(t)dt≤(x一a),x∈[a,b].
证三 由积分中值定理证之.由该定理得到∫axg(t)dt=g(ξ)(x一a),ξ∈[a,x],因当x∈[a,b]时,有0≤g(x)≤1,故0≤g(ξ)≤1,从而
0=(x—a)·0≤∫axg(t)dt≤(x—a)·1=x一a.
【答案解析】
问答题 16.aa-∫abg(t)dtf(x)dx≤∫abf(x)g(x)dx.
【正确答案】考虑到待证不等式的构造及其性质:当a=b时,不等式化为等式,可将b换为x.令
φ(x)=∫axf(u)g(u)du-∫aa+∫axg(t)dtf(u)du,
则φ(a)=0,且φ′(x)=f(x)g(x)-f[a+∫axg(t)dt]g(x).由(I)知,∫axg(t)dt≤x-a,
故a+∫axg(t)dt≤a+x—a=x.由f(x)单调增加,有f(x)≥f[a+∫axg(t)dt],于是
φ′(x)=f(x)g(x)一f[a+∫axg(t)dt]g(x)≥0.
故φ(x)单调不减,又φ(a)=0,故φ(b)≥0,即∫a+∫abg(t)dtbf(x)dx≤∫abf(x)g(x)dx .
【答案解析】