什么是罗尔定理
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。
罗尔定理是什么意思
1.罗尔定理的定义
以法国数学家米歇尔·罗尔命名的罗尔中值定理(英语:Rolle's theorem)是微分学中一条重要的定理,是三大微分中值定理之一,叙述如下:如果函数 f(x)满足
(1)在闭区间 [a,b]上连续;
(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 (a,b)内至少有一点ε (a<ε<b)
使得
2.几何理解
下面是几何图解罗尔定理。函数y=f(x)在 [a,b]上连续,(a,b)内可导,并且f(a)=f(b),那么f(x)曲线至少存在一点,其斜率为0.(下图显示有2个点斜率为0)
3.通俗解释
你站在地上,垂直向天空抛出一小球,小球又落在地上,那么在小球运动过程中,一定有一个时刻t,在t时刻速度是0.(在这个t时刻之前,速度是向上的,过了这个时刻t,速度向下,而在这个t,就是物体运动的最高点,速度是0)
罗尔定理推论是什么?
罗尔定理的推论是:若连续曲线y=f(x)在区间上所对应的弧段AB,除端点外处处具有不垂直于x轴的切线,且在弧的两个端点A,B处的纵坐标相等,则在弧AB上至少有一点C,使曲线在C点处的切线平行于x轴。
若M>m,则因为f(a)=f(b)使得最大值M与最小值m至少有一个在(a,b)内某点ξ处取得,从而ξ是f(x)的极值点,又条件f(x)在开区间(a,b)内可导得,f(x)在ξ处取得极值,由费马引理,可导的极值点一定是驻点,推知:f'(ξ)=0。
罗尔定理证明过程
证明:因为函数 f(x) 在闭区间[a,b] 上连续,所以存在最大值与最小值,分别用 M 和 m 表示,分两种情况讨论:
1、若 M=m,则函数 f(x) 在闭区间 [a,b] 上必为常函数,结论显然成立。
2、若 M>m,则因为 f(a)=f(b) 使得最大值 M 与最小值 m 至少有一个在 (a,b) 内某点ξ处取得,从而ξ是f(x)的极值点,又条件 f(x) 在开区间 (a,b) 内可导得,f(x) 在 ξ 处取得极值,由费马引理,可导的极值点一定是驻点,推知:f'(ξ)=0。
罗尔定理
罗尔定理的证明
罗尔(Rolle)定理
设函数在闭区间上连续,在开区间上可导,
且,则在内至少存在一点,使得。
证明: 由于在闭区间上连续,则,存在.
若,则,内任意一点都可作为.
若,则由知与中至少有一个(不妨设
为)在区间内某点取到, 即,下面证明.
因为在处可导,所以极限存在,因而左、
右极限都存在且相等,即
,由于
是在上的最大值,
所以不论或,都有,
当时,,因而,
当时,,因而,
怎么证明罗尔定理?
罗尔定理可知。
fa=fb时,存在某点e,使f′e=0。
开始证明拉格朗日。
我们假设一函数fx。
目标:证明fb-fa=f′e(b-a),即拉格朗日。
我们假设fx来做成一个毫无意义的函数,fx-(fb-fa)/(b-a)*x,我们也不知道他能干啥,是我们随便写的一个特殊函数,我们令它等于Fx。
这个特殊函数在于,这个a和b,正好满足Fb=Fa,且一定存在这个a和b。
此时我们就有罗尔定理的前提了。
于是得出有一个e,能让F′e=0(罗尔定理)
即(fx-(fb-fa)/(b-a)*x)′,
上面求导等于f′x-(fb-fa)/(b-a)。
将唯一的x带换成e,并且整个式子等于0。
变成f′e-(fb-fa)/(b-a)=0→
f′e=(fb-fa)/(b-a)→
f′e(b-a)=(fb-fa)。
完毕。
罗尔定理成立的三个条件
罗尔定理成立的三个条件一般是函数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)。
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),那末在(a,b)内至少有一点ζ(a<ζ