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参考答案和解析
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.
更多“设奇函数f(x)在[-1,1]上具有二阶导数,且f(1)=1,证明: ”相关问题
  • 第1题:

    设函数f(μ,ν)具有二阶连续偏导数,z=f(x,xy),则=________.


    答案:
    解析:

  • 第2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3题:

    设函数f(x)具有2阶连续导数,若曲线y=f(x)过点(0,0)且与曲线y=^x在点(1,2)处相切,则=________.


    答案:1、2(ln2-1)
    解析:

  • 第4题:

    ,则:

    A.f(x)为偶函数,值域为(-1,1)
    B.f(x)为奇函数,值域为(-∞,0)
    C.f(x)为奇函数,值域为(-1,1)
    D.f(x)为奇函数,值域为(0,+∞)

    答案:C
    解析:

  • 第5题:

    设f(x)具有二阶导数,y=f(x2),则的值为()。


    答案:C
    解析:
    正确答案是C。

  • 第6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7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8题:

    问答题
    设z=f(u),而u=u(x,y)满足u=y+xφ(u)。若f和φ有连续导数,u存在偏导数,且xφ′(u)≠1,证明:∂z/∂x=φ(u)∂z/∂y。

    正确答案:
    原方程u=y+xφ(u),两边分别对x、y求偏导得∂u/∂x=φ(u)+xφ′(u)∂u/∂x,∂u/∂y=1+xφ′(u)∂u/∂y。
    即∂u/∂x=-φ(u)/[xφ′(u)-1],∂u/∂y=-1/[xφ′(u)-1]。
    又∂z/∂x=(df/du)·(∂u/∂x)=(df/du)·[φ(u)/(1-xφ′(u))],∂z/∂y=(df/du)·(∂u/∂y)=(df/du)·[1/(1-xφ′(u))]。
    则∂z/∂x=φ(u)∂z/∂y。
    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:

    判断题
    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。
    A

    B


    正确答案:
    解析: 暂无解析

  • 第11题:

    单选题
    设f(x)具有任意阶导数,且f′(x)=[f(x)]2,则f(n)(x)=(  )。
    A

    n[f(x)]n1

    B

    n![f(x)]n1

    C

    (n+1)[f(x)]n1

    D

    (n+1)![f(x)]n1


    正确答案: A
    解析:
    逐次求导:
    f″(x)=2f(x)f′(x)=2[f(x)]3
    f‴(x)=3·2[f(x)]2f′(x)=3![f(x)]2·[f(x)]2=3![f(x)]4
    ……
    fn(x)=n![f(x)]n1

  • 第12题:

    单选题
    设函数y=f(x)具有二阶导数,且f′(x)=f(π/2-x),则该函数满足的微分方程为(  )。
    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: D
    解析:
    由f′(x)=f(π/2-x),两边求导得f″(x)=-f′(π/2-x)=-f[π/2-(π/2-x)]=-f(x),即f″(x)+f(x)=0。

  • 第13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14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15题:


    A.f(x)为偶函数,值域为(-1,1)
    B.f(x)为奇函数,值域为(-∞,0)
    C.f(x)为奇函数,值域为(-1,1)
    D.f(x)为奇函数,值域为(0,+∞)

    答案:C
    解析:

  • 第16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17题:

    奇函数f(x)在闭区间[-1,1]上可导,且f′(x)≤M(M为正常数),则必有( )《》( )

    A.f(x)≥M
    B.f(x)>M
    C.f(x)≤M
    D.f(x)<M

    答案:C
    解析:

  • 第18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19题:

    单选题
    奇函数f(x)在闭区间[-1,1]上可导,且|f′(x)|≤M(M为正常数),则必有(  )。
    A

    |f(x)|≥M

    B

    |f(x)|>M

    C

    |f(x)|≤M

    D

    |f(x)|<M


    正确答案: D
    解析:
    因为f(x)为奇函数,故f(0)=0。f(x)在[-1,1]上可导,由拉格朗日中值定理知|f(x)|=|f(x)-f(0)|=|f′(ξ)|·|x-0|≤M·1。故对∀x∈[-1,1],|f(x)|≤M。故应选(C)。

  • 第20题:

    填空题
    设函数y=f(x)具有二阶导数,且f′(x)=f(π/2-x),则该函数满足的微分方程为____。

    正确答案: f″(x)+f(x)=0
    解析:
    由f′(x)=f(π/2-x),两边求导得f″(x)=-f′(π/2-x)=-f[π/2-(π/2-x)]=-f(x),即f″(x)+f(x)=0。

  • 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(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23题:

    单选题
    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
    解析: 对已知式子两边求导。已知f′(x)=f(1-x),求导f″(x)=-f′(1-x),f(x)+f′(1-x)=0,将1-x代入式子f′(x)=f(1-x),得f′/(1-x)=f[1-(1-x)]=f(x),即f″(x)+f(x)=0