这是比较难的题目

1个回答

  • (1)设F(x)=f(x)/x,G(x)=1/x;则

    F'(x)=[xf'(x)-f(x)]/x²,G'(x)=-1/x²

    由柯西中值定理

    [F(b)-F(a)]/[G(b)-G(a)]=F'(ξ)/G'(ξ)

    可得

    [f(b)/b-f(a)/a]/[1/b-1/a]={[ξf'(ξ)-f(ξ)]/ξ²}/(-1/ξ²)

    即 [f(b)/b-f(a)/a]/[1/b-1/a]=-[ξf'(ξ)-f(ξ)]

    即 [af(b)-bf(a)]/(a-b)=-[ξf'(ξ)-f(ξ)]

    即 [af(b)-bf(a)]/(b-a)=ξf'(ξ)-f(ξ)

    得证

    (2)在区间(0,1)上,有f(0)=0,f(1)=1

    应用第(1)题的结果,存在α∈(0,1),使得

    f'(α)={[af(b)-bf(a)]/(b-a)+f(α)}/α

    ={[0*f(1)-1*f(0)]/(1-0)+f(α)}/α

    ={0+f(α)}/α

    =f(α)/α

    另外,用拉格朗日中值定理,存在α∈(0,1),使得

    f'(α)*(b-a)=f(b)-f(a)

    有 f'(α)*(1-0)=f(1)-f(0)

    即 f'(α)=1

    ∴f'(α)=f(α)/α=1

    此等式可得两个结果:

    即 f'(α)=1和f(α)=α

    类似地,在区间(0,α)上,f(0)=0,f(α)=α

    再次用第(1)题的结果,存在β∈(0,α),使得

    f'(β)={[af(b)-bf(a)]/(b-a)+f(β)}/β

    =f(β)/β

    再次用拉格朗日中值定理,存在β∈(0,α),使得

    f'(β)*(b-a)=f(b)-f(a)

    即 f'(β)*α=f(α)

    ∴ f'(β)=1 {∵f(α)=α}

    同样,在区间(0,β)上,f(0)=0,f(β)=β

    再次用第(1)题的结果,存在γ∈(0,β),使得

    f'(γ)={[af(b)-bf(a)]/(b-a)+f(γ)}/γ

    =f(γ)/γ

    再次用拉格朗日中值定理,存在γ∈(0,β),使得

    f'(γ)*(b-a)=f(b)-f(a)

    即 f'(γ)*β=f(β)

    ∴ f'(γ)=1 {∵f(β)=β}

    ∵γ∈(0,β),β∈(0,α),α∈(0,1),

    ∴α,β,γ∈(0,1),且α≠β≠γ

    又 f'(α)=1,f'(β)=1,f'(γ)=1

    ∴存在不同的α,β,γ∈(0,1),使得

    1/f'(α)+1/f'(β)+1/f'(γ)=3,得证

    PS:此结论应可继续推广下去,应该可能存在

    n个不同的数x1,x2,...,xn∈(0,1),使得

    1/f'(x1)+1/f'(x2)+...+1/f'(xn)=n