考研数学:罗尔定理的推论
推论1:设函数
f
(
x
)
f(x)
f(x)在闭区间
[
a
,
b
]
[a,b]
[a,b]上连续可导 (1)若
f
(
n
)
(
x
)
f^{(n)}(x)
f(n)(x)存在且在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)内有
k
k
k个零点(不计重数),则
f
(
x
)
f(x)
f(x)在闭区间
[
a
,
b
]
[a,b]
[a,b]上最多有
n
+
k
n+k
n+k个零点(不计重数)。 (2)若
f
(
n
)
(
x
)
f^{(n)}(x)
f(n)(x)存在且在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)内有
k
k
k个零点(计重数),则
f
(
x
)
f(x)
f(x)在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)上最多有
n
+
k
n+k
n+k个零点(计重数)。 推论2:设函数
f
(
x
)
f(x)
f(x)是定义在闭区间
[
a
,
b
]
[a,b]
[a,b]上的函数,
f
(
x
)
f(x)
f(x)在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)内有
s
s
s个间断点,且
f
(
x
)
f(x)
f(x)在非间断点处连续可导 (1)若
f
(
n
)
(
x
)
f^{(n)}(x)
f(n)(x)存在且在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)内有
k
k
k个零点(不计重数),则
f
(
x
)
f(x)
f(x)在闭区间
[
a
,
b
]
[a,b]
[a,b]上除间断点外最多有
(
s
+
1
)
n
+
k
(s+1)n+k
(s+1)n+k个零点(不计重数)。 (1)若
f
(
n
)
(
x
)
f^{(n)}(x)
f(n)(x)存在且在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)内有
k
k
k个零点(计重数),则
f
(
x
)
f(x)
f(x)在开区间
(
a
,
b
)
(a,b)
(a,b)上除间断点外最多有
(
s
+
1
)
n
+
k
(s+1)n+k
(s+1)n+k个零点(计重数)。 证明见论文《罗尔定理的推广及应用》 例1:证明方程
2
x
−
x
2
=
1
2^{x}-x^{2}=1
2x−x2=1有且仅有3个实根 证明:令
f
(
x
)
=
2
x
−
x
2
−
1
f(x)=2^{x}-x^{2}-1
f(x)=2x−x2−1,则
f
(
x
)
f(x)
f(x)在
(
−
∞
,
+
∞
)
(-\infty,+\infty)
(−∞,+∞)内连续,由于
f
′
′
(
x
)
=
2
x
(
ln
2
)
3
≠
0
f^{\prime \prime}(x)=2^{x}(\ln 2)^{3} \neq 0
f′′(x)=2x(ln2)3=0,即
f
′
′
′
(
x
)
=
2
x
(
ln
2
)
3
≠
0
f^{\prime \prime \prime}(x)=2^{x}(\ln 2)^{3} \neq 0
f′′′(x)=2x(ln2)3=0无实根(至多个实根),则由罗尔定理推论,
f
(
x
)
=
0
f(x)=0
f(x)=0至多3个实根,又
f
(
0
)
=
0
,
f
(
1
)
=
0
,
f
(
2
)
=
−
1
<
0
,
f
(
5
)
=
6
>
0
f(0)=0, \quad f(1)=0, \quad f(2)=-10
f(0)=0,f(1)=0,f(2)=−10 故由零点定理知
f
(
x
)
=
0
f(x)=0
f(x)=0至少3个实根,综上所述,方程
2
x
−
x
2
=
1
2^{x}-x^{2}=1
2x−x2=1有且仅有3个实根。
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