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罗尔定理是什么?有什么用?

更新:2024-09-16 04:43:52编辑:BOSS软件库归类:应用工具人气:931

文章目录:

  1. 罗尔定理是什么?有什么用?
  2. 罗尔定律该怎么用呀?
  3. 专升本考试:中值定理与导数的应用(一)?

一、罗尔定理是什么?有什么用?

一:罗尔定理:如果函数f(x)满足:(1)在闭区间[a,b]上连续(其中a不等于b);(2)在开区间(a,b)内可导;(3)在区间端点处的函数值相等,即f(a)=f(b),

  那么在区间(a,b)内至少存在一点ξ(a<ξ<b),使得 f'(ξ)=0.

  罗尔定理是以法国数学家罗尔的名字命名的。

几何意义

  罗尔定理的三个已知条件的几何意义是:f(x)在[a,b]上连续表明曲线连同端点在内是无缝隙的曲线;f(x)在内(a,b)可导表明曲线y=f(x)在每一点处有切线存在;f(a)=f(b)表明曲线的割线(直线AB)平行于x轴.罗尔定理的结论的直观意义是:在(a,b)内至少能找到一点ξ,使f'(ξ)=0,表明曲线上至少有一点的切线斜率为0,从而切线平行于割线AB,也就平行于x轴.

二:罗尔定理可以直观的理解为,如果一个可导的函数,两个端点值是一样的话,那肯定有个中间值是导数为0的。直观理解就是函数图像要先上升(下降)再下降(上升)回到原来的值,那中间有个地方肯定是比较平坦(不是很严格,直观想象)的。拉格朗日是两个端点值不一样,中间有个值能达到。证明的思想是构造函数,把斜的化成平的(直观想象)。

三:罗尔中值定理: 

设函数 f(x)在区间[a,b]上有定义,如果 

(1)函数 f(x)在闭区间[a,b]上连续; 

(2)函数 f(x)在开区间(a,b)内可导; 

(3)函数 f(x)在区间两端点处的函数值相等,即 f(a)= f(b) 

则在(a,b)内至少存在一个点 a<ξ <b,使得 f '(ξ)=0 . 

罗尔定理的几何解释: 

当曲线方程满足罗尔定理的要求时,在区间内至少存在一点使得该点的切线的斜率为零,换句话说,该点的切线平行于 x 轴. 

[例题] 不用求出函数 f(x)=(x-1)(x-2)(x-3)(x-4)(x-5)的导数,说明方程 f (x)=0 有几个实根,并指出它们所在的区间。 

解:由于函数 f(x)=(x-1)(x-2)(x-3)(x-4)(x-5) 在整个实数轴上连续、可导,并且 f(1)= f(2)=f(3)=f(4)= f(5)=0,分别在区间 (1,2), (2,3), (3,4), (4,5) 内应用罗尔定理,可得方程 f (x)=0 至少有4个实根,但由于f (x)是一个4次多项式,至多有4个实根,因此,方程 f (x)=0 只有4个实根,并且分别位于区间 (1,2), (2,3), (3,4), (4,5) 内。

二、罗尔定律该怎么用呀?

当函数f(x)在【a,b】上连续,在(a,b)上可导,且f(a)=f(b),这时候函数f(x)满足罗尔定理的条件,就可以用罗尔定理的结论:至少存在n属于(a,b),使得f(n)的一阶导等于0;当不满足f(a)=f(b)这个条件时,就用拉格朗日中值定理。

如果函数f(x)满足:

  在闭区间[a,b]上连续;

  在开区间(a,b)内可导;

  在区间端点处的函数值相等,即f(a)=f(b),

  那么在区间(a,b)内至少存在一点ξ(a<ξ<b),使得 f'(ξ)=0.

罗尔中值定理是微分学中一条重要的定理,是三大微分中值定理之一,描述如下:

如果函数f(x)满足以下条件:(1)在闭区间[a,b]上连续,(2)在(a,b)内可导,(3)f(a)=f(b),则至少存在一个ξ∈(a,b),使得f'(ξ)=0。

拉格朗日中值定理又称拉氏定理,是微分学中的基本定理之一,它反映了可导函数在闭区间上的整体的平均变化率与区间内某点的局部变化率的关系。拉格朗日中值定理是罗尔中值定理的推广,同时也是柯西中值定理的特殊情形,是泰勒公式的弱形式(一阶展开)。

法国数学家拉格朗日于1779年在其著作《解析函数论》的第六章提出了该定理,并进行了初步证明,因此人们将该定理命名为拉格朗日中值定理。

三、专升本考试:中值定理与导数的应用(一)?

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1、定理(罗尔定理)

如果函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,且在区间端点的函数值相等,即f(a)=f(b),那么在开区间(a,b)内至少有一点ξ(a

2、定理(拉格朗日中值定理)

如果函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,那么在开区间(a,b)内至少有一点ξ(a

3、定理(柯西中值定理)

如果函数f(x)及F(x)在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,且F’(x)在(a,b)内的每一点处均不为零,那么在开区间(a,b)内至少有一点ξ,使的等式[f(b)-f(a)]/[F(b)-F(a)]=f’(ξ)/F’(ξ)成立。

4、洛必达法则应用条件只能用与未定型诸如0/0、∞/∞、0×∞、∞-∞、00、1∞、∞0等形式。

5、函数单调性的判定法

设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,那么:(1)如果在(a,b)内f’(x)>0,那么函数f(x)在[a,b]上单调增加;(2)如果在(a,b)内f’(x)

如果函数在定义区间上连续,除去有限个导数不存在的点外导数存在且连续,那么只要用方程f’(x)=0的根及f’(x)不存在的点来划分函数f(x)的定义区间,就能保证f’(x)在各个部分区间内保持固定符号,因而函数f(x)在每个部分区间上单调。

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罗尔定理的应用
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