例1. 设函数 在上三阶可导,且 证明: 至少存在一点 使
证. 作函数
由于 因此至少存在两点 使得又 因此至少存在两点 使得
从而至少存在一点 使得 即
例2. 设 在上连续,在 内可导, 并且 证明:存在 使得
证. 令 则
由此可得,存在 使得 即 从而存在 使得
注意到 即得所证.例3. 设在区间上连续, 在内三阶可导. 证明: 使得
证. 令
于是有
由Rolle定理可知 又有,再次使用Rolle定理, 即依Rolle定理使得. 结论得证.
例4. 设 在 区间上有三阶导数,
证明 : 在 内至少存在一点 ,使得 .
证. 由条件可知,函数 在 上都连续,从而可以得到 在 上连续, 内可导,且 . 所以由罗尔定理可知,在 内至少存在一点 ,使得 . 当 ,有
由于 在 上的连续性,有
在 上由罗尔定理,至少存在一点 , 使得 . 当 ,有
同样有 . 因此在 上由罗尔定理,至少存在一点 ,使得
例5. 设在可导,若,试证:
证. 构造辅助函数
若, 则由Rolle知
若 由 的连续性,不妨设 则有
又由Lagrange知
由Darboux定理知导函数具有介值性
例6. 设有界函数 实数集 上二次可微.证明: ,使得
证. (方法一) 若 在 上变号,由导函数的介值定理知 ,使得 .若 在 上不变号,不妨设 ,此表明 严增,因此存在 .由泰勒定理得
其中 介于 与 之间.由 知 .于是,若 ,令 得 ,若 ,令 得 ,这与 有界矛盾,故 在 上变号,从而结论成立.
(方法二) 若 ,使得 ,由 Rolle 定理知结论成立.若 , ,则 在 上严格单调.事实上,若不然,则 ,有
由导函数的介值定理知: ,有 ,与假设矛盾,故 在 上严格单调.不妨设严格单增,则存在 .
若 ,则当 时,由拉格朗日中值定理得
若 ,则当 $x<c$ 时,由拉格朗日中值定理得<="" section="">
由此得 在 无界,这与已知条件矛盾,故命题为真.
例7. 设函数 在 上连续可微, 对任意 , 都有
且 . 证明: .
证. 只须证 . 由 Lagrange 中值定理, 存在 , 使得
记
则 .
设 , 若 , 则由上确界定义, 存在数列 , 使得 . 由 的连续性可知,
即 . 又由 Lagrange 中值定理, 存在 , 使得
这与 相矛盾, 故必有 , 即点集 无上界, 则存在数列 , 使得 , 且 , 由归结原则
由 的任意性可知 .
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