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积分中值定理的改进和应用

时间:2015-09-05  作者:罗文枢
yimg150|虽然不一定连续,但导数具有介值性,因而由定理6得:存在唯一的点积分中值定理,使得

 

函数=函数 (4)

将(4)式代入(3)即得

单调,即证。

2.在积分不等式证明中的应用

积分不等式是指不等式中含有两个以上积分的不等式,当积分区间相同时,先合并同一积分区间上的不同积分,根据被积函数所满足的条件,灵活运用积分中值定理,以达到证明不等式成立的目的。

例3若函数在闭区间上严格单调递减且连续,单调的大小关系。

中给出了函数在闭区间上严格单调递增且连续的情况下的证明,本文则讨论在闭区间严格单调递减且连续的情况。

分析:将积分中值定理作差得积分中值定理的改进和应用,那么我们只要讨论积分中值定理的改进和应用的值与“0”的大小关系即可。下面我们用三种方法来证明。

证明一:设函数连续,其中单调。显然在区间上,函数是单调递减且非负的,在区间上,函数是单调递增且非负的。由定理2和定理3知, 单调使得单调单调 (5)区间使得区间 (6)

(6)-(5)得

单调

=积分中值定理的改进和应用 (7)

连续使积分中值定理,且单调,由定积分的几何意义知积分中值定理,因此,由(7)式得

连续

单调,而积分中值定理,移项即有积分中值定理的改进和应用

证明二:设函数连续,其中积分中值定理的改进和应用,显然函数在区间上可积,又函数在区间上递减连续,根据定理4可得,存在积分中值定理的改进和应用

连续 (8)

显然在区间上,函数是单调递减且非负的,在区间上,函数是单调递增且非负的,故(8)式可变为:

连续

由定积分的几何意义知:

积分中值定理的改进和应用单调

同时,单调,于是

函数

积分中值定理

证明三:取c=,再设连续上单调递减连续,且上不变号,由定理6得:存在唯一的积分中值定理使得

单调,这里积分中值定理

存在唯一的积分中值定理的改进和应用使得

连续,这里区间.

且由于上单调递减,所以积分中值定理的改进和应用

连续,故

连续 =区间

即有积分中值定理的改进和应用,移项即有函数

从上面的三种证明过程可以看出,证明一和证明二都是由积分中值定理得出的结论,而证明三是由定理6(即改进后的积分中值定理)得出的结论,比较两者我们不难看出定理6(即改进后的积分中值定理)的优越性。

例4 设的导函数在[0,1]上连续,证明:积分中值定理的改进和应用

分析:将积分中值定理的改进和应用拆分成积分中值定理的改进和应用,又因为的导函数在上连续,所以必存在最大值点和最小值点,分别设为,那么我们可以得到函数=积分中值定理积分中值定理+连续,然后通过计算,由积分中值定理即证。

证明:记区间积分中值定理的改进和应用 ,则有

积分中值定理连续区间+单调积分中值定理的改进和应用+函数积分中值定理的改进和应用+积分中值定理的改进和应用 (9)

由积分中值定理,存在函数,使得积分中值定理的改进和应用,所以单调,故再由(9)式有积分中值定理的改进和应用积分中值定理的改进和应用.即证。

3. 在与积分极限有关的问题中的应用

无论是在数列极限,还是函数极限的计算中,如果含有定积分式子,首先用定积分的相关知识,如积分中值定理等,把积分式简化,然后再运用解决极限问题的各种方法,就能达到解决问题的目的。

例5设在[A,B]上连续,单调,求积分中值定理.

分析:此题在中将单调变形为函数,然后用洛必达法则解得答案,本文我们可以将区间变形为单调,再用变量代换变为函数,然后用积分中值定理也可以得到相同答案。

解:

函数=区间=连续=积分中值定理=积分中值定理函数,其中介于之间,介于之间。所以当时,有函数,故函数=积分中值定理.

例6 设是[0,2]的连续函数,证明:连续=|k

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