设函数f(x)在[0,π]上连续,且∫0πf(x)dx=∫0)πf(x)cosxdx=0.试证明:在[0,π]内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0。

admin2019-06-30  37

问题 设函数f(x)在[0,π]上连续,且∫0πf(x)dx=∫0)πf(x)cosxdx=0.试证明:在[0,π]内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0。

选项

答案令F(x)=∫0xf(t)dt,0≤x≤π,则F(0)=F(π)=0。 又因为 0=∫0πf(x)cosxdx=∫0πcosxdF(x)=[F(x)cosx]0π+∫0πF(x)sinxdx =∫0πF(x)sinxdx 所以存在ξ∈(0,π),使得F(ξ)sinξ=0,因为若不然,则在(0,π)内恒正或者恒负,均与 ∫0πF(x)sinxdx=0矛盾。 但当ξ∈(0,π)时,sinξ≠0,所以只有F(ξ)=0。 由以上可知,存在满足0<ξ<π的ξ,使得F(0)=F(ξ)=F(π)=0; 再对F(x)在区间[0,ξ],[ξ,π]上分别用罗尔定理知,至少存在两个不同的点ξ1∈[0,ξ],ξ2 ∈[ξ,π],使得F’(ξ1)=F’(ξ2)=0,即得到: 在[0,π]内至少存在两个不同的点ξ1,ξ2,使得f(ξ1)=f(ξ2)=0。

解析
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