为什么说初等函数导数,就能知道x=0为其间断点了

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帮忙看一下这个问题,谢谢!
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F(x)=积分上限是x下限是0,被积函数是sint / t ,问它的定义域是?
f(t)=sint / t在x=0处是第一类间断点,那它不存在原函数,但是为什么有资料书上说f(t)=sint / t 存在原函数,只是不能用初等函数表达呢?
[ 本帖最后由 gingerjane 于
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希望大家给点建议啊!
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第一个,我觉得定义域是整个实数域
第二个,阁下看的是二李的复习全书?我觉得他这个地方写错了,因为根据原函数的定义,在区间上有一个可去间断点的函数肯定是有原函数的(因为一个函数在某点的导数实质上是其导函数在该点的极限值,与其导函数在该点是否连续没有关系)。二李对此的说明也只是个跳跃间断点的例题而已。这个东西教材上给模糊掉了,但是教材上给出的那个区间I是函数的定义域。
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“在区间上有一个可去间断点的函数肯定是有原函数的”&&错了
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这个问题应该是这样的,说有第一类间断点就没原函数,这个是不准确的说法。f(t)=sint / t在x=0给它加个值为2& &那么就不存在原函数。但如果在可去间断点中,间断点无值,可以存在原函数。
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本质上又回到了老问题,第一类间断点一定没有原函数,而不是非初等函数。。
只有部分震荡间断点才可导
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同意shn521的表述,除了那个广义积分不是初等函数不知道以外,剩下的内容我感觉挺正确啊,因为t在分母上所以不等于0,sint定义实数域,两者的交集就是定义域啊,即非零实数集。
&&我查了下 间断点的前提必须是在此点的邻域有定义才可以,而此函数在点t=0出无定义,所以不是间断点。
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Powered by Discuz!法则‖,我们就可以计算初等函数的导数;例24设函数f(x)=(n→∞)lim((1+x;(A)不存在间断点(B)存在间断点x=1(C)存;分析这是用极限定义的函数,必须先求出f(x)的解;任意给定一点x,(视为不变;鉴于指数函数分为两大类,要讨论把x给定在不同区间;-1<x<1时,f(x)=1+x;f(1)=1;;而x<-1或x>1时,恒有f(x)=0,观察
法则‖,我们就可以计算初等函数的导数。
例24设函数f(x)=(n→∞)lim((1+x)M(1+x的2n次方)),讨论函数f(x)的间断点,其结论为
(A)不存在间断点(B)存在间断点x=1(C)存在间断点x=0(C)存在间断点x=-1
分析这是用极限定义的函数,必须先求出f(x)的解析表达式,再讨论其连续性。
任意给定一点x,(视为不变。)此时,把分母中的Dx的2n次方‖项看成是D(x平方)的n次方‖,这是自变量为n的指数函数。令n→∞求极限计算相应的函数值。
鉴于指数函数分为两大类,要讨论把x给定在不同区间所可能的影响。(潜台词:函数概念深化,就在这变与不变。哲学啊!)算得
-1<x<1时,f(x)=1+x;f(1)=1;f(-1)=0
而x<-1或x>1时,恒有f(x)=0,观察得x→1时,limf(x)=2;应选(B)。
理解4运用定理(2),D极限存在的充分必要条件为左、右极限存在且相等。‖则
“函数在点x0可导”等价于“左,右导数存在且相等”。
讨论分段函数在定义分界点x0处的可导性,先看准,写下中心点函数值f(x0),然后分别在x0两人阕蟮际业际
例25(1)h趋于0+时,lim(f(h)-f(0))/h存在不等价于函数在0点可导,因为它只是右导数。
(2)h趋于0时,lim(f(2h)-f(h))/h存在不等价于函数在0点可导,因为分子中的函数量不是相对于中心点函数值的量。
请对比:如果f(x)函数在0点可导,则h→0时,
lim(f(2h)-f(h))/h=lim(f(2h)-f(0)+f(0)-f(h))/h
=2lim(f(2h)-f(0))/2h-lim(f(h)-f(0))/h
=2f′(0)-f′(0)=f′(0)
(画外音:我把上述恒等变形技术称为D添零项获得增量‖。考试中心认为你一定会这个小技术。
(2)中的不等价,要点在于,即便(2)中的极限存在,f(x)在0点也可能不可导。你可以作上述恒等变形,但是,你无法排除“不存在-不存在=存在”)
例26若函数f(x)满足条件f(1+x)=af(x),且f′(0)=b,数a≠0,b≠0则
(A)f(x)在x=1不可导。(B)f′(1)=a(C)f′(1)=b(D)f′(1)=ab
分析将f′(0)=b还原为定义lim(f(0+h)-f(0))/h=b,
要算f′(1),考查lim(f(1+h)-f(1))/h;如何向f′(0)的定义式转化?!只能在已知恒等式上下功夫。 显然f(1+h)=af(h);而f(1)=f(1+0)=af(0)
lim(f(1+h)-f(1))/h=lima(f(h)-f(0))/h=ab应选(D)。
*理解5两个无穷小的商求极限,就可以看成是两个无穷小的比较。于是,
连续函数f(x)在点x0可导的充分必要条件是,x→x0时,函数增量Δy是与Δx同阶,或较Δx高阶的无穷小。
考研的小题目中,经常在原点讨论可导性,且往往设函数在原点的值为零。我称这为D双特殊情形‖。这时,要讨论的增量商简化为f(x)/x,联想一下高低阶无穷小知识,可以说,D双特殊情形‖下函数在原点可导,
等价于x趋于0时,函数是与自变量x同阶或比x高阶的无穷小。如果函数结构简单,你一眼就能得出结论。
例27设函数f(x)在点x=0的某邻域内有定义,且恒满足Of(x)O≤x平方,则点x=0必是f(x)的
(A)间断点。(B)连续而不可导点。(C)可导点,且f′(0)=0(D)可导点,且f′(0)≠0
分析本题中实际上有夹逼关系0≤Of(x)O≤x平方,在x=0的某邻域内成立。这就表明f(0)=0,且Of(x)/xO≤OxO,由夹逼定理得,f′(0)=0,应选(C)。
例28设有分段函数f(x):x>0时,f(x)=(1-cosx)M√x;x≤0时,f(x)=x平方g(x)
其中,g(x)为有界函数。则f(x)在点x=0
(A)不存在极限。(B)存在极限,但不连续。(C)连续但不可导。(D)可导。
分析由定义得中心点函数值f(0)=0;本题在D双特殊情形‖下讨论。
x>0时,显然f(x)是比x高阶的无穷小。右导数为0(潜台词:1-cosx是平方级无穷小。)
x≤0时,f(x)/x=xg(x),用夹逼法可判定左导数为0;应选(D)。
*理解6运用定理(3),若f(x)函数在点x0可导,即有已知极限Δx→0,lim(Δy/Δx)=f′(x0) 于是Δy/Δx=f′(x0)+α(x)(无穷小);即Δy=f′(x0)Δx+α(x)Δx
由此即可证明,函数在点x0可导,则一定在x0连续。
D如果分母是无穷小,商的极限存在,则分子也必定是无穷小。”
经济类的考生可以这样来体验D可导一定连续‖。考数学一,二的同学则应将此结论作为一个练习题。
把导数定义中的极限算式记得用得滚瓜烂熟,你就既不会感到它抽象,也不会感到有多难。考研的题目设计都很有水平,如果戎乜几拍睿饽恐械暮峁雇ǔ6急冉霞虻ァ
不要怕定义。就当是游戏吧。要玩好游戏,你总得先把游戏规则熟记于心。
考研数学讲座(8)求导熟练过大关
函数在一点x0可导,其导数值也就是函数图形在点(x0,f(x0))处的切线斜率。从这个意义出发,我们有时把函数可导说成是D函数光滑‖。
1典型的不可导
可导一定连续。函数的间断点自然是不可导点。这是平凡的。我们感兴趣的是函数连续而不可导的点。 最简单也最实用的反例是绝对值函数y=OxO。这是一个分段函数。还原成分段形式后,在点x=0两侧分别用定义计算,易算得右导数为1,左导数是-1
进一步的反例是y=OsinxO在点x=0和y=OlnxO在点x=1连续而不可导。
从图形变化上去看一个连续函数取绝对值,那是件非常有趣的事情。
连续函数在相邻的两个零点之间不变号。如果恒正,每一个正数的绝对值就是自已。在这两个零点间的函数图形不变。如果恒负,每一个负数的绝对值都是它的相反数。这两个零点间的函数图形由x轴下面对称地反射到了x轴上方。
y=sinx在原点的左侧邻近为负,右侧邻近为正。它的图形在原点右侧段不变,将左侧段对称地反射到上半平面,就是y=OsinxO的图形。反射使得图形在原点处形成一个尖角,不光滑了。
这是否是一个普遍规律?不是!比如y=x立方与y=|x立方|在x=0点都可导。
函数y=x立方的图形叫D立方抛物线‖。在点x=0,函数导数为0,图形有水平的切线横穿而过。(潜台词:真有特色啊,突破了我们原有的切线印念。)要是取绝对值,图形的原点左侧段对称地反射到上半平面,但水平的切线保持不变。新函数仍然光滑。这里的关键在于,函数值为0,导数值也为0,x=0是立方函数的重零点。
综合上述,在f(x)恒为正或恒为负的区间上,曲线y=|f(x)|和曲线y=f(x)的光滑性是一致的。只有在f(x)的零点处,才可能出现曲线y=f(x)光滑而曲线y=|f(x)|不光滑的状况。
数学三的考上有过这样的4分选择题。
例31f(x)在点x=a可导,则|f(x)|在x=a不可导若函数的充分必要条件是
(A)f(a)=0且f′(a)=0(B)f(a)=0且f′(a)≠0
(C)f(a)&0且f′(a)&0(D)f(a)&0且f′(a)<0
分析如果没有思路,首先联想y=x与y=|x|即可排除(A);
俗语说,连续函数“一点大于0,则一段大于0”;相应绝对值就是自己。(C)(D)显然都错;只有选(B)。 (画外音:如果用代数语言,f(x)可导,f(a)=0,而f′(a)≠0,则点a是f(x)的单零点。这道题该算擦边题。)
2.讨论深化
我在讲座(2)中举例,D连续A+不连续B=?‖
如果,D连续A+不连续B=连续C‖则D连续C-连续A=不连续B‖
这与定理矛盾。所以有结论:连续函数与不连续函数的和一定不连续。
推理的关键在于,逆运算减法可行。
自然类似有:可导A+(连续)不可导B=不可导C。比如y=x+OsinxO在点x=0不可导。
例32函数f(x)=OsinxO+OcosxO的不可导点是(?)
分析函数为D和‖结构。无论是OsinxO的不可导点或OcosxO的不可导点,都是f的不可导点。即 x=kπ与x=kπ+π/2,k=0,±1,±2,…
更深化的问题是:可导A×(连续)不可导B,是可导还是不可导?比如y=xOxO在点0可导吗? 与D和‖的情形相比,积的逆运算不一定可行。当且仅当A≠0时,才有C/A=B所以
结论1,若f(x)在点x0可导,且f(x0)≠0,g(x)在点x0连续不可导,则积函数y=f(x)g(x)在点x0一定不可导。
结论2(*例33)已知函数f(x)在点x=a可导,函数g(x)在点x=a连续而不可导,试证明
积函数F(x)=f(x)g(x)在点x=a可导的充分必要条件是f(a)=0.
证明先证充分性,设f(a)=0则F(a)=0
令h→0,F′(a)=lim(F(a+h)-F(a))/h=limf(a+h)g(a+h)/h
=(lim(f(a+h)-f(a))/h)limg(a+h)
=f′(a)g(a)
再用反证法证必要性。设函数F(x)在点x=a可导而f(a)≠0.,则由连续函数的性质可知函数f(x)在点x=a的某邻域内恒不为零。逆运算除法可行。由结论1知矛盾。
例34设函数f(x)可导,F(x)=f(x)(1+OsinxO),则f(0)=0是F(x)在x=0处可导的
(A)充分必要条件。(B)充分而非必要条件。
(C)必要而非充分条件。(D)既非充分又非必要条件。(选(A))
分析1+OsinxO是可导函数+连续不可导函数类型,在0点仍然连续但不可导。由上例结论知应选(A) 例35函数y=(x平方-x-2)Ox立方-xO的不可导点的个数是
(A)3(B)2(C)1(D)0
分析函数y具D积‖结构。y=f(x)g(x),可导函数f(x)=x平方-x-2只有两个零点x=C1,x=2,而连续函数g(x)=Ox立方-xO有不可导点x=0,x=1,x=C1;(即x3-x的三个零点。)其中有两个不是f(x)的零点。积函数在这两点不可导。(选(B))。
实际上,x=C1是积函数的而重零点。
3.函数求导(以下所涉及的函数都是可导函数)
函数求导越熟练,高等数学的感觉越好。只要回忆一下,小时候,九九表你背了用了多少年?!初中时,有理数运算算了多少年?!中学里,代数式运算你又算了多少年?!而学习微积分,你花了多少时间作求导计算?!自己就明白问题之所在了。
求函数的导数,第一设问是,我对什么类型的函数求导?
对初等函数求导,要点是学会熟练地对初等函数作结构分析。应该设问(步步设问):
“是对复合结构求导还是对四则运算结构求导?”
对含有多个变量(有参变量)的表达式求导,要始终提醒自己:D是对表达式中的哪一个变元求导?” 对分段函数求导,各段分别求导;定义分界点用定义求导
对幂指型函数求导,视y=f(x)为恒等式,先取对数再求导,最后解出y′
还有隐函数的求导法则;参数式所表述的函数求导;求乘积函数高阶导数的Leibnitz(莱布尼兹)公式。没办法。这是首先必须要苦力干活的。没有捷径可循。
考研数学讲座(9)“基本推理”先记熟
在考研试题中,条件“f(x)连续,x趋于0时,lim(f(x)/x)=1”出现的频率相当高。我们能由这个已知条件得到哪些信息呢?
无论是《高数》,《线代》或《概率》部分,都还可以找到类似问题。预先把其间的逻辑推理或计算程序练熟,在头脑里形成一个个小集成块。既是深化基本概念的手段,也是应对考试的方法。
1条件“f(x)连续,x趋于0时,lim(f(x)/x)=1”推理――→
信息(1),自变量x,当然是x趋于0时的无穷小。分母是无穷小,商的极限为1(存在),则分子也必定是无穷小。即x趋于0时,limf(x)=0
(潜台词:由极限存在的充分必要条件(3),f(x)/x=1+α(无穷小),即,f(x)=x(1+α)) 信息(2),已知f连续,故f(0)=limf(x)=0
信息(3),(潜台词:这是“双特殊情形”啊!)已知极限表明函数f(x)与自变量是等价无穷小。f(x)在原点可导,且导数值f′(0)=1
信息(4),(“符号体念,近朱者赤。”)商的极限为正数1,在0点的一个适当小的去心邻域内,商的符号恒正。分子与分母同号。即f(x)与x同号,左负右正。
最后一条没有进一步的结论,但这是体验极限符号的思维素养。
对比:如果把条件中的分母换成“x”,则后两条信息就不同了。
信息(3)*,函数是比自变量高价的无穷小。f(x)在原点可导,且导数值为0
信息(4)*,商的极限为正数1,在点0的一个适当小的去心邻域内,商的符号恒正。分子与分母同号。x的平方恒正,f(x)恒正。f(0)是函数的极小值。
再对比:若考题把条件中的分子换成f(x)-x,怎么办?
那你把分子整体看成一个函数,写成F(x)=f(x)-x,先对F写出结论,再写还原讨论f(x)。 比如信息(3)得,F(x)在原点可导,故f(x)=F(x)+x也在原点可导。??。
有了高速路,找到匝道就上去了。
例36已知x→1时,lim(x2+bx+c)M(x-1)=3,求常数b,c的值。
分析平移到点x=1用基本推理。记f(x)=x2+bx+c,f连续,由已知极限得
x→1时,limf(x)=0=f(1),实际计算f(1)得方程1+b+c=0
再由已知极限与极限定义得f′(1)=3,实际求导即2+b=3;联解之,b=1c=-2 2
2.程序化的经典题目
在考研试卷上有一个出现概率很高的大分值题,其基本模式为:
“求(分段)函数f(x)的导函数,并讨论导函数的连续性。”
这个题目涵盖了连续与可导概念及求极限与求导计算。考查内容相当全面。求解过程可以程序化。即用公式及法则求分段函数各段的导数;用定义算得分界点或特殊定义点的导数。写出导函数的分段式。再讨论连续性。
例37设a为实常数,定义函数f(x)如下 x>0时f(x)=xasin(1/x2),x?0时,f(x)=0 回答下列问题,并简单说明理由。
(1)在什么情况下,f(x)不是连续函数。(2)在什么情况下,f(x)连续但在点x=0不可微?
(3)在什么情况下,f(x)有连续的导函数f′(x)?
*(4)在什么情况下,f(x)可微但f′(x)在原点邻近无界?
*(5)在什么情况下,f(x)可微,f′(x)在原点邻近有界,但f′(x)不连续?
分析x?0时,f(x)恒为零,故f(x)在0点左连续,且左导数为0;讨论的关键在于:
sin(1/x),cos(1/x)都是震荡因子。当x→0+时,必须再乘以一个无穷小因子才有极限零存在。 (潜台词:有界变量?无穷小量=无穷小量)
解(1)a?0时,f(x)不是连续函数,它在点x=0处有第二类间断(振荡间断)。
(2)0&a?1时,f(x)连续但在x=0处不可导。实际上
x→0+时,lim(f(x)/x)=limx(a-1)22sin(1/x)不存在 2
这又表明,仅当a&1时,f(x)在0点的右导数为0,从而f′(0)=0;反之则右导数不存在。
于是,a&1时,f(x)是可导函数。且f′(x)有分段表达式:
x?0时,f′(x)=0;x>0时,f′(x)=ax(a-1)sin(1/x)-2x2(a-3)cos(1/x) 2
(3)仅当a&3时,f′(x)的两项在0点的右极限都存在,且都为0;f′(x)连续。
(潜台词:存在+不存在=不存在;1<a?3时,f′(x)不连续。有振荡间断点0。)
*(4)观察f′(x)的结构,当1<a?3时,它之所以会在原点邻近无界,显然是因为其后项存在有负幂因子。即1<a<3时,f′(x)在原点邻近无界。
(5)最后,自然有a=3时,f′(x)在原点邻近有界,但f′(x)不连续。
分析法,综合法,反证法。这都是欧氏几何的方法。公元前400年就有了。老老实实地写,实实在在地看,实实在在地说,水到渠成有结论。这是微积分自家的方法――“构造法”。
再看一例来体念“实实在在”的“构造法”。
例38已知函数f(x)在x?a时连续,且当x→+∞时f(x)有极限A,试证明此函数有界。 分析(1)用综合法走一步:本题即证,Of(x)O?C
(2)想用分析法走一步,有困难。我们只学过,闭区间上连续的函数一定有界。(?!)
(3)(试探)随便选一个充分大的数b,函数在a与b组成的闭区间上有界。那无穷的尾巴上怎么估计函数的绝对值呢?
(4)需要从数值上体念已知极限:
x→+∞时函数有极限A,即x→+∞时函数的绝对值无限靠近数A的绝对值。
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高中数学:1.2《函数的概念和性质》课件(湘教版必修1)
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几何解释: 几何解释: M B C A m a b 证 由零点定理, 推论
在闭区间上连续的函数必取得介于最大值
之间的任何值. 例1 证 由零点定理, 例2 证 由零点定理, 例5
设f(x)在(a, b)内连续,x1,x2,……xn是(a, b)内任意值, 证明存在一点ξ∈(a, b)使 证:设 ∵f(x)在(a, b)内连续,
∴f(x)在[x i , x j ]上连续。 x1,x2……xn∈[xi , xj] 由最值定理: f(x)在[xi ,xj ]上达到最大M=f(ξ1),
最小值m=f(ξ2), 即 据介值定理推论: 至少存在 使 小结 四个定理 最值定理;有界性定理;零点定理;介值定理. 注意 1.闭区间; 2.连续函数. 这两点不满足, 上述定理不一定成立. 解题思路 1.直接法:先利用最值定理,再利用介值定理; 2.辅助函数法:先作辅助函数F(x),再利用零点定理; 思考题 下述命题是否正确? 思考题解答 不正确. 例函数 * * * * 【数学】1.2《函数的概念和性质》精品课件(湘教版必修1)
函数的概念与性质 1、函数的连续性 2、函数的间断点 3、 闭区间上连续函数的性质 1.概念 一、函数的连续性 曲线不断 曲线断开 函数f(x)随x的改变而逐渐改变
有突变现象 2.连续的定义 P50 注:1) 函数 f(x) 在 x0 连续的等价写法(满足定义1的条件): 2) 若 y = f (x) 在 x0 处不连续,则称 y = f(x)在 x0 处间断。 3) 极限与连续的关系: 极限
连续函数必有极限, 有极限不一定是连续函数. 例如 例1 证 3.单侧连续 定理 例2 解 右连续但不左连续 , 4.连续函数与连续区间 在区间上每一点都连续的函数,叫做在该区间上的连续函数,或者说函数在该区间上连续. 连续函数的图形是一条连续而不间断的曲线. 例如, 基本初等函数在其定义域上连续,初等函数在其定义区间上连续. 例3 证 例4.
设 在x=0处连续,求常数a与b应满足的关系。 二、函数的间断点 1.跳跃间断点 例4 解 2.可去间断点 例5 解 如例5中, 跳跃间断点与可去间断点统称为第一类间断点. 特点 注意
可去间断点只要改变或者补充间断处函数的定义,
则可使其变为连续点. 3.第二类间断点 例6 解 例7 解 注意 不要以为函数的间断点只是个别的几个点. 狄利克雷函数 在定义域R内每一点处都间断,且都是第二类间断点. ★ ★ 仅在x=0处连续, 在定义域 R内其余各点处处间断.
但其绝对值处处连续. 例8
研究下列函数在x=0的连续性,若是间断的,指出间断点类型。 (a为任意实数) 解:1) x=0为第一类间断点。 不存在,∴x=0为第二类间断点。 4) ∴当a=0时f4(x)在x=0处连续。 a≠0时
x=0为f(x)的可去间断点。 2) 3) 小结 1.函数在一点连续必须满足的三个条件; 3.间断点的分类与判别; 2.区间上的连续函数; 第一类间断点:可去型,跳跃型. 第二类间断点:无穷型,振荡型. 间断点 (见下图) 可去型 第一类间断点 o y x 跳跃型 无穷型 振荡型 第二类间断点 o y x o y x o y x 思考题 思考题解答 且 1、一类;一类;二类。 2、 但反之不成立. 例 但 §1.3.3
闭区间上连续函数的性质 最大值和最小值定理 介值定理 一、最大值和最小值定理
定义: 例如, 定理1(最大值和最小值定理) 在闭区间上连续的函数一定有最大值和最小值. 注意:1.若区间是开区间,
定理不一定成立;
2.若区间内有间断点,
定理不一定成立. 推论(有界性定理) 在闭区间上连续的函数一定在该区间上有界. 证 证: ∴取 当|x|>X时, | f (x)-A|<1 又||f (x)|-|A||<| f (x)-A|<1, 即:
| f (x)|0, ?x ? X, 都有| f (x)|<M0 取M=max{|A|+1, M0}, 例1 设
f (x) 在(-∞, +∞)上连续,且
存在, 证明 f (x) 在(-∞, +∞)上有界。 有渐近线 二、介值定理 定义: * * * * 定义1
设函数在内有定义,如果当自变量的增量趋向于零时,对应的函数的增量也趋向于零,即
或 ,那末就称函数在点x0连续,x0称为的连续点.
2、若在连续,则、在是否连续?又若、在连续,在是否连续?
指出在是第__类间断点;在是第__类间断点;在是第__类间断点 .
故、在都连续.
定理2(零点定理)
设函数在闭区间
上连续,且与异号(即),那末至少有一点,使.
定理3(介值定理)
设函数在闭区间
上连续,且在这区间的端点取不同的函数值
那末,对于与之间的任意一个数,在开区间内至少有一点 ,使得 .
例4在上连续,,试证明:对任意正数, 至少有一点,使
如果在上有定义,在内连续,且,那么在内必有零点.
但在内无零点.
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