3.1 微分中值定理

高等数学A1



周维祺

极值点

  • 若实函数的某个邻域上有定义,且对任意都满足,则称的一个极大值点

  • 若实函数的某个邻域上有定义,且对任意都满足,则称的一个极小值点

  • 极大值点和极小值点统称极值点

极值点是局部性质,最值点是全局性质

驻点

,则称的一个驻点

极值点是驻点,驻点不一定是极值点

处可导,且的一个极值点,则也是的一个驻点。

的一个驻点,则不一定是的一个极值点,例

极值点是驻点的证明

  • 处可导,且的一个极值点



  • 显然,分别取时分母符号相反

  • 但由于是极值,分子符号不变,因此上述极限只能为

罗尔定理

上连续,在上可导,且
则存在满足

罗尔定理的证明

  • 上连续,因此有最大和最小值

  • 上是常函数,则显然存在使

  • 上不是常函数,则因,其在中取到最大或最小值

  • 该最值点即一驻点

例子

  • ),证明只有一个实根

  • 多项式为实系数,复根总是成对共轭出现,因此至少有一个实根

  • 若有相异实根,则由罗尔定理,至少应有一个实根,但无实根

  • 若有三重实根,则应有,比较系数知不存在

练习

证明若次实多项式有个互不相同的实根,则其阶导数 ()有个互不相同的实根

拉格朗日中值定理

上连续,在上可导,则存在满足

拉格朗日中值定理的证明



  • 显然上连续,在上可导,且

  • 应用罗尔定理,得存在 ,即

例子

  • 证明若上可导,且,则是常函数

  • 任取

  • 利用中值定理,存在满足

  • 以及

练习

  • 证明若上可导,且
    ,其中是常函数

  • 证明时有
    提示:在上对利用中值定理

  • 可导,且有,证明

柯西中值定理

上连续,在上可导,无零点,
则存在满足

柯西中值定理的证明

  • 首先,,否则与罗尔定理以及矛盾



  • 显然上连续,在上可导,且

  • 应用罗尔定理,得存在 ,即

练习

上连续,在上可导,且
证明存在,使

小结

  • 极值和驻点的概念

  • 罗尔定理

  • 拉格朗日中值定理

  • 柯西中值定理