一道李正元上中值证明题的思路
思路:题目要求证明f''(x)有界,首先从Lagrange入手,因为此时题目已经给出了f'''有界,如果使用Taylor定理会引入f',反而不好处理。
如图,
Lagrange可以联系原函数和导函数
,并且我们由上图可知,不妨假设f'''(ξ)>0(<0同理),此时f''恒在切线上方,但此时题目给出了f'''有界,如
果能限制(x-x0)范围即可证明出二阶导有界。
此时我们将该式子两边加上绝对值,并且进行放缩,研究|x-x0|即可。
若0
接下来继续研究另一个区间(x>x0)。
因为根据图1的分析,此时Lagrange失效,考虑使用泰勒。
为了消掉f'(x)我们可以在x+x0和x-x0处Taylor展开,如上图所示。
联立两式,用绝对值不等式进行放缩,可以证明有界。 此时我们不难发现x0具有任意性,x0=1即为李正元书上的特殊情况。
这里再补充一道原函数和导函数的题目