拉格朗日中值定理

为了方便理解举个栗子:如果两地的距离是500公里,驾车走完这500公里耗时5小时,那么在某一时刻,你的速度必定会达到平均速度100公里/小时。
上述问题转换成数学语言:f(x)是距离关于时间的函数,那么一定存在:


1

f’(c)就是c时刻的瞬时速度。前提条件是f(x)在[a, b]上连续,f(x)在(a,b)内可导,且 a < c < b。这就是拉格朗日中值定理的通俗定义。

中值定理的几何意义如下图所示:


2

在曲线的两点间做一条割线,割线的斜率就是(f(b)-f(a))/(b-a), f’(c)是与割线平行的一条切线,与曲线相切于c点。
 需要注意的是中值定理的前提条件,下面的曲线不满足中值定理:

3

函数虽然是连续的,但在x=c点处不可导,中值定理要求函数在定义域范围内全部可导。
ps1;“中值”指的是区间(a,b)的两个端点所连直线的斜率,这个定理就是说如果在闭区间上连续,开区间上可导,那么总有那么一个值能够使已知曲线的斜率和直线斜率相等,其他的斜率都会比这个大或者小。事实上如果你看过罗尔定理,那么你就会更理解这个中值的意义了,在那个定理中,中值指的是斜率为0。
ps2;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,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。其中ξ就是中值.

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