设f(x)在[0,1]上连续,且f(x)非负,试证:至少存在一点ξ∈(0,1),使得ξf(ξ)= ∫ξ1 f(x)dx.

admin2018-04-15  26

问题 设f(x)在[0,1]上连续,且f(x)非负,试证:至少存在一点ξ∈(0,1),使得ξf(ξ)= ∫ξ1 f(x)dx.

选项

答案令F(x)=x∫1xf(t)dt,则F(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且F(0)=F(1)=1.∫11f(t)dt=0.由洛尔定理,存在点ξ∈(0,1),使得F’(ξ)=0,即∫1ξf(t)dt+ξf(ξ)=0,故ξf(ξ)一∫ξ1f(x)dx=0.

解析 欲证ξf(ξ)=∫ξ1f(x)dx=>xf(x)=∫x1f(t)dt,如作辅助函数F(x)=xf(x)一∫x1f(t)dt,则F(0)=0f(0)一∫01f(t)dt出≤0,F(1)=1.f(1)-∫11f(t)dt=f(1)≥0,难以验证F(x)在[0,1]上有F(0)<0,F(1)>0.于是,可作辅助函数F(x),使得
F’(x)=xf(x)一∫x1f(t)dt,
  即    F’(x)=[x∫1xf(t)dt]’,
  即    F(x)=x∫1xf(t)dt,
再用洛尔定理证明.
用辅助函数法证明存在点ξ,使得F(ξ)=0,若将待证结论中的ξ换为x不能作为辅助函数时,可考虑用其原函数作为辅助函数.
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