问答题
设函数f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且f(0)f(1)<0.求证:存在ξ∈(0,1)使得ξf'(ξ)+(4-ξ)2f(ξ)=0.
【正确答案】若p(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导且在(0,1)内不等于零,于是
ξf'(ξ)+(4-ξ)2f(ξ)=0[*]ξp(ξ)f'(ξ)+p(ξ)(4-ξ)2f(ξ)=0. ①
若[xp(x)]'=p(x)(4-x)2,则①式可改写成[*].
令F(x)=xP(x)f(x),可见F(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导且F(0)=0,又由f(0)f(1)<0及f(x)在[0,1]上连续可知,存在η∈(0,1)使得f(η)=0,从而F(x)在[0,η]上满足罗尔定理的全部条件.由罗尔定理知:[*](0,1)使得F'(ξ)=0,即题目的结论成立.
[*]
从而[*]
由f(x)在[0,1]上连续且f(0)f(1)<0知[*]η∈(0,1)使得f(η)=0.
设[*],由题设知F(x)在[0,η]上连续,在(0,η)内可导,且F(0)=F(η).按罗尔定理知:存在ξ∈(0,η)即ξ∈(0,1)使得F'(ξ)=0.由于
[*]
且[*]在(0,η)内不等于零,故由F'(ξ)=0即知
ξf'(ξ)+(4-ξ)2f(ξ)=0.
证毕.
【答案解析】