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罗尔定理
罗尔是法国数学家,其在数学上的成就主要是在代数方面,专长于丢番图方程的研究。罗尔于1691年在题为《任意次方程的一个解法的证明》的论文中指出了:在多项式方程的两个相邻的实根之间,方程至少有一个根。1846年,尤斯托.伯拉维提斯将这一定理推广到可微函数,并把此定理命名为罗尔定理。
罗尔(Rolle)定理 若函数满足:(1)在闭区间上连续;(2)在开区间内可导;(3)在区间端点的函数值相等,即,则在内至少有一点,使.
证法一 ∵在连续,必存在最大值和最小值。
(1)若,则.故,都有.
(2)若,∵,∴最值不可能同时在端点取得.
不妨设,则在内至少存在一点使.
∴,有,故由费马引理知.证毕.
证法二 由于在闭区间上连续,根据闭区间上连续函数的最大值和最小值定理,在上必有最大值和最小值.现分两种可能来讨论.
若,则对任一都有,这时对任意的都有.
若,由条件(3)知,和中至少有一个不等于,不妨设,则在开区间内至少有一点,使得.下面来证明.
由条件(2)知,存在.由于为最大值,所以不论为正或为负,只要,总有,因此,当,有
,
根据函数极限的保号性知
,
同样,当时,有,所以
.
因此,故.
其几何意义如下:
在曲线弧上至少有一点,在该点处的切线是水平的.
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