高等数学(第七版)同济大学 习题1

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高等数学(第七版)同济大学 习题1

2024-06-24 22:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

高等数学(第七版)同济大学 习题1-10

 

1.   假 设 函 数 f ( x ) 在 闭 区 间 [ 0 ,   1 ] 上 连 续 , 并 且 对 [ 0 ,   1 ] 上 任 一 点 x 有 0 ≤ f ( x ) ≤ 1 。      试 证 明 [ 0 ,   1 ] 中 必 存 在 一 点 c , 使 得 f ( c ) = c ( c 称 为 函 数 f ( x ) 的 不 动 点 ) 。 \begin{aligned}&1. \ 假设函数f(x)在闭区间[0, \ 1]上连续,并且对[0, \ 1]上任一点x有0 \le f(x) \le 1。\\\\&\ \ \ \ 试证明[0, \ 1]中必存在一点c,使得f(c)=c(c称为函数f(x)的不动点)。&\end{aligned} ​1. 假设函数f(x)在闭区间[0, 1]上连续,并且对[0, 1]上任一点x有0≤f(x)≤1。    试证明[0, 1]中必存在一点c,使得f(c)=c(c称为函数f(x)的不动点)。​​ 解:

   设 F ( x ) = f ( x ) − x , 则 F ( 0 ) = f ( 0 ) − 0 ≥ 0 , F ( 1 ) = f ( 1 ) − 1 ≤ 0    如 果 F ( 0 ) = 0 或 F ( 1 ) = 0 , 则 0 或 1 即 为 f ( x ) 的 不 动 点 , 如 果 F ( 0 ) > 0 且 F ( 1 ) < 0 , 则 由 零 点 定 理 ,    得 出 必 存 在 c ∈ ( 0 ,   1 ) , 使 F ( c ) = f ( c ) − c = 0 , 即 f ( c ) = c , c 为 f ( x ) 的 不 动 点 。 \begin{aligned} &\ \ 设F(x)=f(x)-x,则F(0)=f(0)-0 \ge 0,F(1)=f(1)-1 \le 0\\\\ &\ \ 如果F(0)=0或F(1)=0,则0或1即为f(x)的不动点,如果F(0) \gt 0且F(1) \lt 0,则由零点定理,\\\\ &\ \ 得出必存在c \in (0, \ 1),使F(c)=f(c)-c=0,即f(c)=c,c为f(x)的不动点。 & \end{aligned} ​  设F(x)=f(x)−x,则F(0)=f(0)−0≥0,F(1)=f(1)−1≤0  如果F(0)=0或F(1)=0,则0或1即为f(x)的不动点,如果F(0)>0且F(1) 0 。    由 零 点 定 理 , 得 出 ∃   ξ ∈ ( 1 ,   2 ) , 使 f ( ξ ) = 0 , ξ 是 介 于 1 和 2 之 间 的 方 程 的 根 。 \begin{aligned} &\ \ 设f(x)=x^5-3x-1,则f(x)在闭区间[1, \ 2]上连续,且f(1)=-3 \lt 0,f(2)=25 \gt 0。\\\\ &\ \ 由零点定理,得出\exists\ \xi \in (1, \ 2),使f(\xi)=0,\xi是介于1和2之间的方程的根。 & \end{aligned} ​  设f(x)=x5−3x−1,则f(x)在闭区间[1, 2]上连续,且f(1)=−30。  由零点定理,得出∃ ξ∈(1, 2),使f(ξ)=0,ξ是介于1和2之间的方程的根。​​

3.   证 明 方 程 x = a   s i n   x + b , 其 中 a > 0 , b > 0 , 至 少 有 一 个 正 根 , 并 且 它 不 超 过 a + b 。 \begin{aligned}&3. \ 证明方程x=a\ sin\ x+b,其中a \gt 0,b \gt 0,至少有一个正根,并且它不超过a+b。&\end{aligned} ​3. 证明方程x=a sin x+b,其中a>0,b>0,至少有一个正根,并且它不超过a+b。​​ 解:

   设 f ( x ) = x − a   s i n   x − b , 则 f ( x ) 在 闭 区 间 [ 0 ,   a + b ] 上 连 续 , 且 f ( 0 ) = − b < 0 , f ( a + b ) = a [ 1 − s i n   ( a + b ) ] ,    当 s i n   ( a + b ) < 1 时 , f ( a + b ) > 0 , 由 零 点 定 理 , 得 出 ∃   ξ ∈ ( 0 ,   a + b ) , 使 f ( ξ ) = 0 , 即 ξ 为 方 程 的 根 ,    是 正 根 并 且 不 超 过 a + b , 当 s i n   ( a + b ) = 1 时 , f ( a + b ) = 0 , a + b 是 满 足 条 件 的 正 根 。 \begin{aligned} &\ \ 设f(x)=x-a\ sin\ x -b,则f(x)在闭区间[0, \ a+b]上连续,且f(0)=-b \lt 0,f(a+b)=a[1-sin\ (a+b)],\\\\ &\ \ 当sin\ (a+b) \lt 1时,f(a+b) \gt 0,由零点定理,得出\exists\ \xi \in (0, \ a+b),使f(\xi)=0,即\xi为方程的根,\\\\ &\ \ 是正根并且不超过a+b,当sin\ (a+b)=1时,f(a+b)=0,a+b是满足条件的正根。 & \end{aligned} ​  设f(x)=x−a sin x−b,则f(x)在闭区间[0, a+b]上连续,且f(0)=−bX时,  有∣f(x)−A∣



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