西安石油大学理学院：《高等数学 Advanced Mathematics》课程教学资源（PPT课件）一元函数微积分（中值定理与导数应用）第一节 中值定理

中值定理 第二章我们讨论了微分法,解决了曲线的切线、 法线及有关变化率问题。这一章我们来讨论导数的 应用问题。 我们知道,函数y=f(x)在区间 上的增量4y=f(x+Ax)-f(x0)可用它的微分 y=f(x)4x来近似计算其误差是比x 高阶的无穷小 即≈f(x)是近似关系(Ax充分小)

中值定理 第二章我们讨论了微分法，解决了曲线的切线、 法线及有关变化率问题。这一章我们来讨论导数的 应用问题。 我们知道，函数 ( ) ( ) 0 x0 y = f x + x − f y = f (x) 在区间  x0 , x0 + x  上的增量 可用它的微分 dy = f (x0 )x 来近似计算 其误差是比 x 高阶的无穷小 ( ) x0 f x y     即 是近似关系 (| x |充分小)

而li f(x)是极限关系,都不便应用 Ax→0∠ 我们的任务是寻求差商与导数的直接关系,既 不是极限关系,也不是近似关系。对此, Lagrange 中值定理给出了圆满的解答 =∫(x+6Ax)Ax 导数应用的理论基础 本章我们先给出Role定理(它是 Lagrange定 理的特殊情况),由特殊过渡到一般来证明 Lagrange定理和 Cauchy定理,有了 Cauchy定理 就可以给出 Taylor中值定理及L, Hospital法则 这就是本章理论部分的主要内容

lim ( ) 0 0 f x x y x =  →    而 是极限关系,都不便应用 我们的任务是寻求差商与导数的直接关系，既 不是极限关系，也不是近似关系。对此，Lagrange 中值定理给出了圆满的解答： y = f (x0 +x)x ——导数应用的理论基础 本章我们先给出Rolle定理（它是Lagrange定 理的特殊情况），由特殊过渡到一般来证明 Lagrange定理和Cauchy定理，有了Cauchy定理 就可以给出Taylor中值定理及L， Hospital法则， 这就是本章理论部分的主要内容

理论部分结构图 特例 推广 Roe定理 Lagrange定理 Cauchy定理 推 Taylor定理

理论部分结构图 Lagrange定理 特例 Rolle定理 推广 Cauchy定理 推 广 Taylor定理

本章的导数应用部分就是以此为基础展开讨论 的,利用 Lagrange定理给出了可导函数的单调性和 凹凸性的判定法则,可以讨论可导函数取得极值的 条件;有了 L, Hospita法则,可以进一步讨论 0 0 00 00, 等各种类型的未定式的极限;此外利用中值定理和 单调性还可证明一些不等式 重点微分中值定理L, Hospital法则 Taylor公式 求函数的极值和最值

本章的导数应用部分就是以此为基础展开讨论 的，利用Lagrange定理给出了可导函数的单调性和 凹凸性的判定法则，可以讨论可导函数取得极值的 条件；有了L， Hospital法则，可以进一步讨论     −     , ,0 , ,0 , ,1 0 0 0 0 等各种类型的未定式的极限；此外利用中值定理和 单调性还可证明一些不等式。 重点 微分中值定理 L， Hospital法则 Taylor公式 求函数的极值和最值

点中值定理 L, Hospital法则的运用 利用中值定理证明不等式 基要求 ①正确理解和掌握R、L、C、T定理及它们之 间的关系 ②熟练运用L,法则求未定式的极限 ③掌握函数展开成 Taylor公式的方法,熟记 e sin x, cos x, In(1+x), (1+x) 的 Taylor公式

难点 中值定理 L， Hospital法则的运用 利用中值定理证明不等式 基本要求 ①正确理解和掌握R、L、C、T定理及它们之 间的关系 ②熟练运用L—法则求未定式的极限 ③掌握函数展开成Taylor公式的方法，熟记  e ,sin x,cos x,ln(1 x),(1 x) x + + 的Taylor公式

④熟练掌握单调性的判定方法,会利用单调性 来证明不等式 ⑤正确理解函数取得极值的条件,掌握极值判定 条件及求法 ⑥掌握函数凹凸性的判定方法,会求曲线的拐点 ⑦会用中值定理证明不等式 先讲中值定理,以提供必要的理论基础

④熟练掌握单调性的判定方法，会利用单调性 来证明不等式 ⑤正确理解函数取得极值的条件，掌握极值判定 条件及求法 ⑥掌握函数凹凸性的判定方法，会求曲线的拐点 ⑦会用中值定理证明不等式 先讲中值定理，以提供必要的理论基础

罗尔(Rol定理 定理(Rol若函数f(x)满足 (1)在闭区间[a,1上连续 (2)在开区间(an,b)内可导 (3)在区间端点处的函数值相等fa)=b) 则在(a,b至少存在一点,E∈(a,b使得函数 f(x)在该点的导数为零,即f()=0 例如,f(x)=x2-2x-3=(x-3)(x+1) 在-1,3上连续,在(-1,3)上可导,且f(-1)=∫(3)=0, ∫'(x)=2(x-1),取ξ=1,(∈(-1,3)∫'(2)=0

一、罗尔(Rolle)定理 定理(Rolle) 若函数f ( x ) 满足 （1）在闭区间[a,b]上连续 （2）在开区间(a,b)内可导 （3）在区间端点处的函数值相等f(a)=f(b) ( ) ( ) 0 ( , ) , ( , )  =     f x f a b a b 在该点的导数为零，即 则在 内至少存在一点 使得函数 例如, ( ) 2 3 2 f x = x − x − = (x − 3)(x + 1). 在[−1,3]上连续, 在(−1,3)上可导, 且 f (−1) = f (3) = 0,  f (x) = 2(x −1), 取 = 1, (1(−1,3)) f () = 0

几何解释 C aa. 若连续曲线弧的两个 端点的纵坐标相等, 且除去两个端点外处 s2 bx 处有不垂直于横轴的 切线,在曲线弧AB上至少有一点C,在该点处的 切线是水平的 物理解释: 变速直线运动在折返点处,瞬时速度等于零

几何解释: x y o y = f (x) a b C 1  2  若连续曲线弧的两个 端点的纵坐标相等， 且除去两个端点外处 处有不垂直于横轴的 切线， . , 切线是水平的 在曲线弧AB上至少有一点C 在该点处的 物理解释: 变速直线运动在折返点处,瞬时速度等于零

证∵∫(x)在[,b连续,必有最大值M和最小值m (1)若M=m.则∫(x)=M 由此得∫(x)=0.V8∈(a,b),都有∫(2)=0 (2)若M≠m.∵f(a)=∫(b), ∵最值不可能同时在端点取得. 设M≠f(a) 则在(a,b)内至少存在一点ξ使∫()=M ∫(ξ+Δx)≤∫(3),∴∫(ξ2+△x)-∫(2)≤0

证  f (x) 在[a,b]连续, 必有最大值 M 和最小值 m. (1) 若 M = m. 则 f (x) = M. 由此得 f (x) = 0.  (a,b), 都有 f () = 0. (2) 若 M  m.  f (a) = f (b), 最值不可能同时在端点取得. 设 M  f (a), 则在 (a,b)内至少存在一点 使 f ( ) = M.  f ( + x)  f (),  f ( + x) − f ()  0

若Ax>0,则有f(+△)-()≤0 △y 若Ax<0,则有(5+A3)f(5≥0 △ ∫()=im(+△x)-f(8z0 △→)-0 △x f"(ξ2)=im f∫(号+△x)-∫() ≤0;∵∫′(ξ)存在, △→)+0 △x ∫()=f().∴只有∫(ξ)=0

若 x  0, 0; ( ) ( )    +  −  x f x f 则有 若 x  0, 0; ( ) ( )    +  −  x f x f 则有 0; ( ) ( ) ( ) lim 0    +  −     =  →− − x f x f f x 0; ( ) ( ) ( ) lim 0    +  −    =  →+ + x f x f f x  f ()存在,  () = (). − + f f 只有 f () = 0