中值定理
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[编辑] 微分中值定理
微分中值定理分为罗尔中值定理、拉格朗日中值定理和柯西中值定理,又(统)称为微分学基本定理、有限改变量定理或有限增量定理,是微分学的基本定理之一,内容是说一段连续光滑曲线中必然有一点,它的斜率与整段曲线平均斜率相同(严格的数学表达参见下文)。
[编辑] 拉格朗日中值定理
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。
[编辑] 内容
如果函数f(x)满足
那么在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ<b),使等式
成立。
[编辑] 证明
令 。那么
- g 在 [a,b] 上连续,
- g 在 (a,b) 上可导,
- g(a) = g(b) = 0。
由罗尔定理,存在一点 ,使得 g'(ξ) = 0。即 。
[编辑] 积分中值定理
积分中值定理分为积分第一中值定理和积分第二中值定理,它们各包含两个公式。其退化状态均指在ξ的变化过程中存在一个时刻使两个图形的面积相等(严格表述在下面)。
[编辑] 积分第一中值定理
设 为一连续函数, 为一正的可积函数,那么存在一点 使得
- 。
[编辑] 证明
因为 f 是闭区间上的连续函数,f 取得最大值 M 和最小值 m。于是
- 。
对不等式求积分,我们有
- 。
若 ,则 。ξ 可取 [a,b] 上任一点。
设 ,那么
- 。
因为 是连续函数,则必存在一点 ,使得
- 。
[编辑] 积分第二中值定理
积分第二中值定理与积分第一中值定理相互独立,却又是更精细的积分中值定理。它可以用来证明Dirichlet-Abel 反常 Rieman 积分判别法。
[编辑] 内容
若f,g在[a,b]上Rieman 可积且f(x)在[a,b]上单调,则存在[a,b]上的点ξ使
[编辑] 退化态的几何意义
令g(x)=x,则原公式可化为:
进而导出:
- }-
此时易得其几何意义为: