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中值定理 - Wikipedia

中值定理

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微积分学




中值定理,包括微分中值定理积分中值定理

目录

[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柯西中值定理,又(统)称为微分学基本定理有限改变量定理有限增量定理,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

  1. 闭区间[a,b]连续
  2. 在开区间(a,b)内可导,

那么在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ<b),使等式

f(b)-f(a)=f^\prime(\xi)(b-a)

成立。

[编辑] 证明

g(x)= \frac{f(b)-f(a)}{b-a}\cdot (x-a)+f(a)-f(x)。那么

  1. g[a,b] 上连续,
  2. g(a,b) 上可导,
  3. g(a) = g(b) = 0

罗尔定理,存在一点 \xi\in(a,b),使得 g'(ξ) = 0。即 f'(\xi)=\frac{f(b)-f(a)}{b-a}

[编辑] 积分中值定理

积分中值定理分为积分第一中值定理积分第二中值定理,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

f:[a,b]\rightarrow \mathbf R 为一连续函数,g:[a,b]\rightarrow \mathbf R 为一正的可积函数,那么存在一点 \xi\in [a,b] 使得

\int_a^b f(x)g(x)\,dx= f(\xi)\int_a^b g(x)\,dx

[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

mg(x)\leq f(x)g(x)\leq Mg(x)

对不等式求积分,我们有

m\int_a^b g(x)\,dx\leq \int_a^b f(x)g(x)\,dx \leq M\int_a^b g(x)\,dx

\int_a^b g(x)\,dx=0,则 \int_a^b f(x)g(x)\,dx=0ξ 可取 [a,b] 上任一点。

\int_a^b g(x)\,dx>0,那么

m\leq \frac{\int_a^b f(x)g(x)\,dx}{\int_a^b g(x)\,dx}\leq M

因为 m\leq f(x)\leq M是连续函数,则必存在一点 \xi\in [a,b],使得

f(\xi)= \frac{\int_a^b f(x)g(x)\,dx}{\int_a^b g(x)\,dx}

[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

\int\limits_a^b {f(x)g(x)dx = } f(a)\int\limits_a^\xi  {g(x)dx + } f(b)\int\limits_\xi ^b {g(x)dx}

[编辑] 退化态的几何意义

令g(x)=x,则原公式可化为:

\int\limits_a^b {f(x)g(x)dx}=f(a)(\xi-a)+f(b)(b-\xi)

进而导出:

\int\limits_a^\xi {f(x)g(x)dxf(a)(\xi-a)=f(b)(b-\xi)-\int\limits_\xi^b {f(x)g(x)dx}}-

此时易得其几何意义为:

[编辑] 参见


aa - ab - af - ak - als - am - an - ang - ar - arc - as - ast - av - ay - az - ba - bar - bat_smg - bcl - be - be_x_old - bg - bh - bi - bm - bn - bo - bpy - br - bs - bug - bxr - ca - cbk_zam - cdo - ce - ceb - ch - cho - chr - chy - co - cr - crh - cs - csb - cu - cv - cy - da - de - diq - dsb - dv - dz - ee - el - eml - en - eo - es - et - eu - ext - fa - ff - fi - fiu_vro - fj - fo - fr - frp - fur - fy - ga - gan - gd - gl - glk - gn - got - gu - gv - ha - hak - haw - he - hi - hif - ho - hr - hsb - ht - hu - hy - hz - ia - id - ie - ig - ii - ik - ilo - io - is - it - iu - ja - jbo - jv - ka - kaa - kab - kg - ki - kj - kk - kl - km - kn - ko - kr - ks - ksh - ku - kv - kw - ky - la - lad - lb - lbe - lg - li - lij - lmo - ln - lo - lt - lv - map_bms - mdf - mg - mh - mi - mk - ml - mn - mo - mr - mt - mus - my - myv - mzn - na - nah - nap - nds - nds_nl - ne - new - ng - nl - nn - no - nov - nrm - nv - ny - oc - om - or - os - pa - pag - pam - pap - pdc - pi - pih - pl - pms - ps - pt - qu - quality - rm - rmy - rn - ro - roa_rup - roa_tara - ru - rw - sa - sah - sc - scn - sco - sd - se - sg - sh - si - simple - sk - sl - sm - sn - so - sr - srn - ss - st - stq - su - sv - sw - szl - ta - te - tet - tg - th - ti - tk - tl - tlh - tn - to - tpi - tr - ts - tt - tum - tw - ty - udm - ug - uk - ur - uz - ve - vec - vi - vls - vo - wa - war - wo - wuu - xal - xh - yi - yo - za - zea - zh - zh_classical - zh_min_nan - zh_yue - zu -