微分中值定理是一系列中值定理总称,是研究函数的有力工具,其中最重要的内容是拉格朗日定理,可以说其他中值定理都是拉格朗日中值定理的特殊情况或推广。微分中值定理反映了导数的局部性与函数的整体性之间的关系,应用十分广泛。
罗尔定理
内容:
如果函数f(x)满足:
在闭区间[a,b]上连续;
在开区间(a,b)内可导;
在区间端点处的函数值相等,即f(a)=f(b),
那么在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ<b),使得 f'(ξ)=0.
几何上,罗尔定理的条件表示,曲线弧 (方程为 )是一条连续的曲线弧 ,除端点外处处有不垂直于x轴的切线,且两端点的纵坐标相等。而定理结论表明:
弧上至少有一点 ,曲线在该点切线是水平的。
拉格朗日定理
内容:
如果函数 f(x) 满足:
1)在闭区间[a,b]上连续;
2)在开区间(a,b)内可导。
那么:在(a,b)内至少有一点ξ(a<ξ<b),
使等式 f(b)-f(a)=f′(ξ)(b-a) 成立。
(或存在0<h<1,使f(b)-f(a)=f′[a+h(b-a)](b-a) 成立)
拉格朗日中值定理的几何意义是:曲线上必然存在至少一点,过该点的切线的斜率和连接曲线(a,b)的割线的斜率相同;或者说,曲线上必然存在至少一点可以做割线(a,b)的平行线
柯西定理
内容:
如果函数f(x)及F(x)满足
(1)在闭区间[a,b]上连续;
(2)在开区间(a,b)内可导;
(3)对任一x∈(a,b),F'(x)≠0
那么在(a,b) 内至少有一点ξ,使等式
[f(b)-f(a)]/[F(b)-F(a)]=f'(ξ)/F'(ξ)
成立
中值定理分为: 微分中值定理和积分中值定理。
以上三个为微分中值定理。
定积分第一中值定理为:
f(x)在a到b上的定积分等于f(ξ)(b-a)(存在ξ∈[a,b]使得该式成立)
注:积分中值定理可以根据介值定理推出,所以同样ξ∈[a,b]都为闭区间。