设函数f(x)在闭区间[0,1]上可微,对于[0,1]上的每一个x,函数f(x)的值都在开区间(0,1)内,且f′(x)

题目
问答题
设函数f(x)在闭区间[0,1]上可微,对于[0,1]上的每一个x,函数f(x)的值都在开区间(0,1)内,且f′(x)≠1,证明在(0,1)内有且仅有一个x,使得f(x)=x。
参考答案和解析
正确答案:
首先证明存在性。
作辅助函数F(x)=f(x)-x,由题设00。
根据连续函数介值定理,在(0,1)上至少存在一点ξ∈(0,1),使得F(ξ)=0。即f(ξ)-ξ=0。
用反证法证明唯一性。
设012<1,且f(x1)=x1,f(x2)=x2,即F(x1)=F(x2)=0。
根据罗尔定理知,存在x0∈(x1,x2)⊂(0,1)使得F′(x0)=0,即f′(x0)=1,这与题目中f′(x)≠1相矛盾,故在(0,1)内有且仅有一个x,使得f(x)=x。
解析: 暂无解析
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相似问题和答案

第1题:

设f(x)在[0,1]上可导,且满足f(1)=∫01xf(x)dx,证明:必有一点ξ∈(0,1),使得ξf(ξ)+f(ξ)=0.

第2题:

设函数f(x)与g(x)在[0,1]上连续,且f(x)≤g(x),且对任何的c∈(0,1)( )


答案:D
解析:

第3题:

设函数f(x)的定义域是(0,1),那么f(x+1)的定义域是()。

A.(0,1)

B.(-1,0)

C.(1,2)

D.(0,2)


答案:B

第4题:

设函数f(x)具有二阶导数,g(x)=f(0)(1-x)+f(1)x,则在区间[0,1]上



A.A当f'(x)≥0时,f(x)≥g(x)
B.当f'(x)≥0时,f(x)≤g(x)
C.当f"(x)≥0时,f(x)≥g(x)
D.当f"(x)≥0时,f(x)≤g(x)

答案:D
解析:
由于g(0)=f(0),g(1)=f(1),则直线y=f(0)(1-x)+f(1)x过点(0,f(0))和(1,f(1)),当f"(x)≥0时,曲线y=f(x)在区间[0,1]上是凹的,曲线y=f(x)应位于过两个端点(0,f(0))和(1,f(1))的弦y=f(0)(1-x)+f(1)x的下方,即f(x)≤g(x)故应选(D).
(方法二)令F(x)=f(x)-g(x)=f(x)-f(0)(1-x)-f(1)x,
则 F'(x)=f'(x)+f(0)-f(1),F"(x)=f"(x).当f"(x)≥0时,F"(x)≥0,则曲线y=F(x)在区间[0,1]上是凹的.又F(0)=F(1)=0,从而,当x∈[0,1]时F(x)≤0,即f(x)≤g(x),故应选(D).
(方法三)令F(x)=f(x)-g(x)=f(x)-f(0)(1-x)-f(1)x,

则 F(x)=f(x)[(1-x)+x]-f(0)(1-x)-f(1)x

=(1-x)[f(x)-f(0)]-x[f(1)-f(x)]
   =x(1-x)f'(ξ)-x(1-x)f'(η) (ξ∈(0,x),η∈(x,1))
   =x(1-x)[f'(ξ)-f'(η)]
  当f"(x)≥0时,f'(x)单调增,f'(ξ)≤f'(η),从而,当x∈[0,1]时F(x)≤0,即f(x)≤g(x),故应选(D).

第5题:

设f(x)在闭区间[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且f(0)=0,


答案:
解析:

第6题:

以下四个命题中,正确的是( )

A.f′(x)在(0,1)内连续,则f′(x)在(0,1)内有界
B.f(x)在(0,1)内连续,则f(x)在(0,1)内有界
C.f′(x)在(0,1)内连续,则f(x)在(0,1)内有界
D.f(x)在(0,1)内连续,则f′(x)在(0,1)内有界

答案:C
解析:

第7题:

设函数 f (x)在(-∞,+∞)上是偶函数,且在(0,+∞)内有 f ' (x) >0, f '' (x) >0,
则在(- ∞ ,0)内必有:
(A) f ' > 0, f '' > 0 (B) f ' 0
(C) f ' > 0, f ''


答案:B
解析:
解:选 B。
偶函数的导数是奇函数,奇函数的导数是偶函数。
f (x)是偶函数,则 f '(x)是奇函数,当x > 0时, f '(x) > 0,则x f '(x)是奇函数,则 f ''(x)是奇函数,当x > 0时, f '(x) > 0,则x 0;
点评:偶函数的导数是奇函数,奇函数的导数是偶函数。

第8题:

若函数y=f(x)是一随机变量的概率密度,则()一定成立。

A、y=f(x)的定义域为[0,1]

B、y=f(x)非负

C、y=f(x)的值域为[0,1]

D、y=f(x)在(-∞,+∞)内连续


参考答案:B

第9题:

设f(x)二阶可导,f(0)= f(1),且f(x)在[0,1]上的最小值为—1.证明:


答案:
解析:

第10题:

设奇函数f(x)在[-1,1]上具有二阶导数,且f(1)=1,证明:
  (Ⅰ)存在ξ∈(0,1),使得f'(ξ)=1;
  (Ⅱ)存在η∈(-1,1),使得f"(η)+f'(η)=1.


答案:
解析:
【证明】(Ⅰ)因为f(x)是区间[-1,1]上的奇函数,所以f(0)=0.
因为函数f(x)在区间[0,1]上可导,根据拉格朗日中值定理,存在ξ∈(0,1),使得
f(1)-f(0)=f'(ξ).
又因为f(1)=1,所以f'(ξ)=1.
(Ⅱ)【证明】(方法一)因为f(x)是奇函数,所以f'(x)是偶函数,故f'(-ξ)=f'(ξ)=1.
令F(x)=[f'(x)-1]e^x,则F(x)可导,且F(-ξ)=F(ξ)=0.
根据罗尔定理,存在

使得F'(η)=0.

(方法二)因为f(x)是[-1,1]上的奇函数,所以f'(x)是偶函数,
令F(x)=f'(x)+f(x)-x,则F(x)在[-1,1]上可导,且
F(1)=f'(1)+f(1)-1=f'(1)
F(-1)=f'(-1)+f(-1)+1=f'(1)-f(1)+1=f'(1)
由罗尔定理可知,存在η∈(-1,1),使得F'(η)=0.
由F'(x)=f(x)+f'(x)-1,知
f(η)+f'(η)-1=0,f(η)+f'(η)=1.
(方法三)因为f(x)是[-1,1]上的奇函数,所以f'(x)是偶函数,f(x)是奇函数,由(Ⅰ)知,存在ξ∈(0,1),使得f'(ξ)=1.
令F(x)=f'(x)+f(x)-x,则F'(x)=f(x)+f'(x)-1,
F'(ξ)=f(ξ)+f'(ξ)-1=f(ξ)
F'(-ξ)=f(-ξ)+f'(-ξ)-1=-f(ξ)
当f(ξ)=0时,f(ξ)+f'(ξ)-1=0,即f(ξ)+f'(ξ)=1.结论得证.
当f(ξ)≠0时,F'(ξ)F'(-ξ)=-[f(ξ)]^2<0,
根据导函数的介值性,存在,使得F'(η)=0.即f(η)+f'(η)-1=0
故f(η)+f'(η)=1.
【评注】本题是一道微分中值定理的证明题,其难点在于(Ⅱ)中辅助函数的构造.欲证f(η)+f'(η)=1,只要证f(η)+(f'(η)-1)=0,即,因此,应考虑辅助函数F(x)=[f'(x)-1]e^x;另一种思路是欲证f(η)+f'(η)=1,只要证f(η)+f'(η)-1=0,因此,应考虑辅助函数F(x)=f'(x)+f(x)-x.
方法三中用到达布定理即(导函数的的介值性),这个定理不是<考试大纲》要求的考试内容,部分考生给出了此种解法,只要书写正确,不影响得分.

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