更多“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:”相关问题
  • 第1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2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.

  • 第3题:

    设f(x)是周期为4的可导奇函数,且f'(x)=2(x-1),x∈[0,2],则f(7)=________.


    答案:1、1.
    解析:
    由f'(x)=2(x-1),x∈[0,2]知,f(x)=(x-1)^2+C.又f(x)为奇函数,则f(0)=0,C=-1.f(x)=(x-1)^2-1.由于f(x)以4为周期,则f(7)=f[8+(-1)]=f(-1)=-f(1)=1.

  • 第4题:

    (Ⅰ)证明拉格朗日中值定理:若函数f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,则存在ξ∈(a,b),使得f(b)-f(a)=f'(ξ)(b-a);(Ⅱ)证明:若函数f(x)在x=0处连续,在(0,δ)(δ>0)内可导,且=A,则存在,且.


    答案:
    解析:

  • 第5题:

    设,在x=0连续,且对任何x,y∈R有f(x﹢y)=f(x)﹢f(y)
    证明:(1)f在R上连续;(2)f(x)=xf(1)。


    答案:
    解析:
    (1)因f(0) =f(0+0)=f(0) +f(0) =2f(0),所以f(0)=0。又对任意算∈(一∞,+∞)有△y=f(x+△x) -f(x) =f(x) +f(△x) -f(x) =f(△x)

    (2)先证对任意有理数r,都有以rx)=rf(x)。事实上,令y=x,得以2x)=2f(x),由数学归纳法

  • 第6题:

    设f(x)是R上的可导函数,且f(x)>0。若f′(x)-3x---2f(x)=0,且f(0)=1,求f(x)。


    答案:
    解析:

  • 第7题:

    设f(x)的二阶导数存在,且f′(x)=f(1-x),则下列式中何式可成立()?

    • A、f″(x)+f′(x)=0
    • B、f″(x)-f′(x)=0
    • C、f″(x)+f(x)=0
    • D、f″(x)-f(x)=0

    正确答案:C

  • 第8题:

    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。

    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

  • 第9题:

    问答题
    设函数f(x)在[0,1]上二阶可导,且f(0)=f(1)=0,证明:必∃ξ∈(0,1)使ξ2f″(ξ)+4ξf′(ξ)+2f(ξ)=0。

    正确答案:
    构造函数F(x)=x2f(x),由于f(x)在[0,1]上二阶可导,则F(x)也在[0,1]上二阶可导。
    又F′(0)=[2xf(x)+x2f′(x)]x=0=0,F″(x)=2f(x)+4xf′(x)+x2f″(x)。
    故根据泰勒公式有F(1)=F(0)+F′(0)(1-0)+F″(ξ)(1-0)2/(2!)=0,其中ξ∈(0,1)。
    所以F″(ξ)/2=[2f(ξ)+4ξf′(ξ)+ξ2f″(ξ)]/2=0。
    即2f(ξ)+4ξf′(ξ)+ξ2f″(ξ)=0。
    解析: 暂无解析

  • 第10题:

    问答题
    设f(x)在(a,b)内二阶可导,且f″(x)≥0,证明:对于(a,b)内任意两点x1、x2及0≤t≤1,有f[(1-t)x1+tx2]≤(1-t)f(x1)+tf(x2)。

    正确答案:
    由于不等式中含有f[(1-t)x1+tx2]、f(x1)、f(x2),则应在x0=(1-t)x1+tx2处展开泰勒式,即f(x)=f(x0)+f′(x0)(x-x0)+f″(ξ)(x-x0)2/(2!),ξ介于x和x0之间。
    又f″(x)≥0,则f″(ξ)≥0。故f(x)≥f(x0)+f′(x0)(x-x0)。则
    f(x1)≥f(x0)+f′(x0)(x1-x0)①
    f(x2)≥f(x0)+f′(x0)(x2-x0)②
    ①(1-t)+②t,得(1-t)f(x1)+tf(x2)≥f(x0)+f′(x0)[(1-t)x1+tx2-x0]=f(x0),即(1-t)f(x1)+tf(x2)≥f[(1-t)x1+tx2]。
    解析: 暂无解析

  • 第11题:

    单选题
    若f(x)在区间[a,+∞)上二阶可导,且f(a)=A>0,f′(a)<0,f″(x)<0(x>a),则方程f(x)=0在(a,+∞)内(  )。
    A

    没有实根

    B

    有两个实根

    C

    有无穷多个实根

    D

    有且仅有一个实根


    正确答案: C
    解析:
    由f″(x)<0(x>a)知f′(x)单调减少,又f′(a)<0,则f′(x)在区间(a,+∞)上恒小于0,即f(x)在区间(a,+∞)上单调减少,又由f(a)=A>0,且f(x)在区间[a,+∞)上二阶可导,故方程f(x)=0在(a,+∞)内有且仅有一个实根。

  • 第12题:

    问答题
    设f(x)在[a,+∞)上连续,在(a,+∞)内可导,且f′(x)>k>0(k为常数),又f(a)<0,证明方程f(x)=0在(a,a-f(a)/k)内有唯一实根。

    正确答案:
    由题设条件f(a)<0,k>0可得a-f(a)/k>a。
    令b=a-f(a)/k,根据拉格朗日中值定理得
    f(b)=f(a)+f′(ξ)(b-a)=f(a)+f′(ξ)[-f(a)/k]=-f(a)[f′(ξ)/k-1]>0,(a<ξk)
    由零点定理得f(x)=0在(a,b)内至少有一个实根。又f′(x)>0,即f(x)单调增加。故f(x)=0在(a,b)内仅有一个实根。
    解析: 暂无解析

  • 第13题:

    设函数f(x)可导,且f(x)f'(x)>0,则



    A.Af(1)>f(-1)
    B.f(1)C.|f(1)|>|f(-1)|
    D.|f(1)|<|f|(-1)|

    答案:C
    解析:

  • 第14题:

    设函数z=f(xy,yg(x)),其中函数f具有二阶连续偏导数,函数g(x)可导且在x=1处取得极值g(1)=1.求


    答案:
    解析:

    所以,令x=y=1,且注意到g(1)=1,g'(1)=0,得

  • 第15题:

    设函数f(x)在区间[0,1]上具有2阶导数,且,证明:
      (Ⅰ)方程f(x)=0在区间(0,1)内至少存在一个实根;
      (Ⅱ)方程在区间(0,1)内至少存在两个不同实根.


    答案:
    解析:

  • 第16题:

    设f(x)在[a,b]上可导,且f(a)f(b)小于0,


    答案:
    解析:
    由f(a)f(b)小于0,知f(x)在[a,b]上至少有一个零点. 故f(x)在[a,b]上零点的个数为1.

  • 第17题:

    若函数f(x)在[0,1]上黎曼可积,则f(x)在[0,1]上( )。

    A.连续
    B.单调
    C.可导
    D.有界

    答案:D
    解析:

  • 第18题:

    设函数f(x)在(0,1)内可导,f'(x)>0,则f(x)在(0,1)内(  )

    A.单调减少
    B.单调增加
    C.为常量
    D.不为常量,也不单调

    答案:B
    解析:
    由于f'(x)>0,可知f(x)在(0,1)内单调增加.因此选B.

  • 第19题:

    设偶函数f(x)在区间(-1,1)内具有二阶导数,且f″(0)=f′(0)+1,则f(0)为f(x)的一个极小值。


    正确答案:正确

  • 第20题:

    问答题
    设f(x)在[0,1]上具有二阶导数,且满足条件|f(x)|≤a,|f″(x)|≤b(其中a、b都是非负常数),c是(0,1)内任一点。  (1)写出f(x)在点x=c处带拉格朗日余项的一阶泰勒公式;  (2)证明:|f′(c)|<2a+b/2。

    正确答案:
    (1)f(x)在x=c处带拉格朗日余项的一阶泰勒公式为f(x)=f(c)+f′(c)(x-c)+f″(ξ)(x-c)2/(2!),其中ξ介于x和c之间。
    (2)证明:在(1)中所得结论中,令x=0得
    f(0)=f(c)+f′(c)(-c)+f″(ξ1)c2/(2!)①
    令x=1得
    f(1)=f(c)+f′(c)(1-c)+f″(ξ2)(1-c)2/(2!)②
    ②-①得f(1)-f(0)=f′(c)+[(1-c)2f″(ξ2)-c2f″(ξ1)]/2,则
    ,f′(c),=,f(1)-f(0)-[(1-c)2f″(ξ2)-c2f″(ξ1)]/2,≤,f(1),+,f(0),+,f″(ξ2),(1-c)2/2+c2,f″(ξ1),/2≤a+a+b[(1-c)2+c2]/2
    又02+c2<1,则,f′(c),<2a+b/2。
    解析: 暂无解析

  • 第21题:

    问答题
    设函数f(x),g(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内二阶可导,且存在相等的最大值。若f(a)=g(a),f(b)=g(b),证明:  (1)存在η∈(a,b)使f(η)=g(η);  (2)存在ξ∈(a,b)使f″(ξ)=g″(ξ)。

    正确答案:
    (1)构造函数h(x)=f(x)-g(x),由f(a)=g(a),f(b)=g(b)可知,h(a)=h(b)=0。可设f(x),g(x)在(a,b)内的最大值M,分别在α∈(a,b),β∈(a,b)处取得。
    当α=β时,令η=α,则h(η)=0;
    当α≠β时,h(α)=f(α)-g(α)=M-g(α)≥0,h(β)=f(β)-g(β)=f(β)-M≤0。由介值定理可知,存在介于α和β之间的点η使得h(η)=0。综上所述,∃η∈(a,b),使得h(η)=0。
    (2)根据罗尔定理可知,∃ξ1∈(a,η),∃ξ2∈(η,b),使得h′(ξ1)=h′(ξ2)=0。再由罗尔定理可知,∃ξ∈(ξ12)⊂(a,b),使得h″(ξ)=0,即f″(ξ)=g″(ξ)。
    解析: 暂无解析

  • 第22题:

    问答题
    设f(x)在[0,π]上连续,在(0,π)内可导,证明:必∃ξ∈(0,π),使f′(ξ)+3f(ξ)cotξ=0。

    正确答案:
    构造函数φ(x)=sin3x·f(x),则由于f(x)在[0,π]上连续,故φ(x)也在[0,π]上连续。
    且φ′(x)=sin3x·f′(x)+3sin2xcosx·f(x)在(0,π)有意义。
    又φ(0)=φ(π)=0,根据罗尔定理得,必∃ξ∈(0,π),使φ′(ξ)=sin3ξ·f′(ξ)+3sin2ξcosξ·f(ξ)=0,即sin3ξ[f′(ξ)+3f(ξ)cotξ]=0。
    而(0,π)上sinξ≠0。故f′(ξ)+3f(ξ)cotξ=0。
    解析: 暂无解析

  • 第23题:

    单选题
    设函数f(x)在区间[1,+∞)内二阶可导,且满足条件f(1)=f′(1)=0,x>1时f″(x)<0,则g(x)=f(x)/x在(1,+∞)内(  )。
    A

    曲线是向上凹的

    B

    曲线是向上凸的

    C

    单调减少

    D

    单调增加


    正确答案: C
    解析:
    判断函数的单调性及凹凸性,需求出其导函数和二阶导数,并判断其正负号。g′(x)=[xf′(x)-f(x)]/x2,构造函数F(x)=xf′(x)-f(x),F′(x)=xf″(x)<0(题中已给出f″(x)<0),故F(x)单调减少。则F(x)<F(1)=0,故g′(x)<0,即g(x)在(1,+∞)内单调减少。