设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且f(a)=f(b)=0,∫abf(x)dx=0.证明:存在c∈(a,b),使得f(c)=0;存在ξi∈(a,b)(i=1,2),且ξ1≠ξ2,使得f’(ξi)+f(ξi)=0(i=1,2);存在ξ∈(a,

admin2022-10-09  23

问题 设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且f(a)=f(b)=0,∫abf(x)dx=0.证明:存在c∈(a,b),使得f(c)=0;存在ξi∈(a,b)(i=1,2),且ξ1≠ξ2,使得f’(ξi)+f(ξi)=0(i=1,2);存在ξ∈(a,b),使得f"(ξ)=f(ξ);存在η∈(a,b),使得f"(η)-3f’(η)+2f(η)=0.

选项

答案令F(x)=∫axf(t)dt,则F(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且F’(x)=f(x).故存在c∈(a,b),使得∫abf(x)dx=F(b)-F(a)=F’(c)(b-a)=f(c)(b-a)=0,即f(c)=0.令h(x)=exf(x),因为h(a)=h(c)=h(b)=0,所以由罗尔定理,存在ξ1∈(a,c),ξ2∈(c,b),使得f’(ξ1)=f’(ξ2)=0,而h’(x)=ex[f’(x)+f(x)]且ex≠0,所以f’(ξi)+f(ξi)=0(i=1,2).令φ(x)=e-x[f’(x)+f(x)],φ(ξ1)=φ(ξ2)=0,由罗尔定理,存在ξ∈(ξ1,ξ2)∈(a,b),使得φ’(ξ)=0,而φ’(x)=e-x[f"(x)-f(x)]且e-x≠0,所以f"(ξ)=f(ξ).令g(x)=e-xf(x),g(a)=g(c)=g(b)=0,由罗尔定理,存在η1∈(a,c),η2∈(c,b),使得g’(η1)=g’(η2)=0,而g’(x)=e-x[f’(x)-f(x)]且e-x≠0,所以f’(η1)-f(η1)=0,f’(η2)-f(η2)=0.令φ(x)=e-2x[f’(x)-f(x)],φ(η1)=φ(η2)=0,由罗尔定理,存在η∈(η1,η2)∈(a,b),使得φ’(η)=0,而φ’(x)=e-2x[f"(x)-3f’(x)+2f(x)]且e-2x≠0,所以f"(η)-3f’(η)+2f(η)=0.

解析
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