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

admin2018-09-26  36

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

选项

答案引入辅助函数F(x)=[*]f(t)dt,x∈[0,π],则 F'(x)=f(x),F(0)=F(π)=0, 又0=[*]f(x)cosxdx=[*]cosxdF(x)=F(x)cosx[*]F(x)sinxdx=[*]F(x)sinxdx, 因此,必存在-点ξ∈(0,π),使F(ξ)sinξ=0,否则F(x)sinx在(0,π)内恒正或恒负,均与[*]F(x)sinxdx=0矛盾,因ξ∈(0,π),sinξ≠0,所以F(ξ)=0. 综上所述,F(0)=F(ξ)=F(π)=0,ξ∈(0,π). 在区间[0,π]和[ξ,π]上分别对F(x)应用罗尔定理,知存在ξ1∈(0,ξ)和ξ2∈(ξ,π),使得F'(ξ1)=F'(ξ2)=0,即f(ξ2)=f(ξ2)=0.

解析
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