假设函数f(x)和g(x)在[a,b]上存在二阶导数,并且g″(x)≠0,f(a)=f(b)=g(a)=g(b)=0,试

问题描述:

假设函数f(x)和g(x)在[a,b]上存在二阶导数,并且g″(x)≠0,f(a)=f(b)=g(a)=g(b)=0,试证:
(1)在开区间(a,b)内g(x)≠0;
(2)在开区间(a,b)内至少存在一点ξ,使
f(ξ)
g(ξ)
f″(ξ)
g″(ξ)
1个回答 分类:数学 2014-11-01

问题解答:

我来补答
证明:
(1)
假设∃c∈(a,b),使得:g(c)=0,
则:g(a)=g(b)=g(c)=0,
对g(x)分别在[a,c]和[c,b]上使用罗尔定理,
则:∃ξ1∈(a,c),ξ2∈(c,b),使得:
g′(ξ1)=g′(ξ2)=0,
由于g(x)具有二阶导数,
因此:g′(x)在[ξ1,ξ2]同样满足罗尔定理,
∴∃ξ3∈(ξ1,ξ2),
使得:g″(ξ3)=0,这与g″(x)≠0矛盾,
∴在开区间(a,b)内g(x)≠0.
(2)
设:F(x)=f(x)g′(x)-g(x)f′(x),
则:F(x)在[a,b]连续,在(a,b)可导,且F(a)=F(b)=0,
因此由罗尔定理知,∃ξ∈(a,b),
使得:F′(ξ)=0,
即:f(ξ)g″(ξ)-g(ξ)f″(ξ)=0,
即:
f(ξ)
g(ξ)=
f″(ξ)
g″(ξ),证毕.
 
 
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