设f(x)在[a,b]上可积,证明:至少存在一点ξ∈[a,b],使得∫a→ξf(x)dx=∫ξ→bf(x)

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数学分析:设f(x)在[a,b]上可积,g(y)在[c,d]上可积,证明:f(x)g(y)在D=[a,b]*[c,d]可积,且积分等于。~


令g(x)=∫f(t)dt*∫f(t)dt(第一个积分限a到x,第二个积分限x到b),根据变上限积分的求导法则,g'(x)=f(x)∫f(t)dt(积分限x到b)-f(x)∫f(t)dt(积分限a到x),由于g(a)=g(b)=[∫f(t)dt]^2(积分限a到b),根据罗尔定理,存在ξ∈(a,b)使得g'(ξ)=0,即f(ξ)∫f(t)dt(积分限ξ到b)-f(ξ)∫f(t)dt(积分限a到ξ),由于f(ξ)>0,上式两边除f(ξ)即得要证的等式。
这种题关键就在于构造辅助函数,一般将要证的式子变形,其中有ξ的地方换成x,为了用罗尔定理,就要让辅助函数在区间端点的函数值相等,且想办法让辅助函数的导函数等于0时的表达式和要证的等式尽可能相似。

设f(x)的原函数是F(x)
那么∫a→ξf(x)dx=F(ξ)-F(a)
∫ξ→bf(x)=F(b)-F(ξ)
要证∫a→ξf(x)dx=∫ξ→bf(x)
即证F(ξ)-F(a)
=F(b)-F(ξ)
即证至少存在一点ξ∈[a,b],
F(ξ)=(F(a)+F(b))/2
因为f(x)在[a,b]可积,所以F(x)在[a,b]连续;所以Fx)在[a,b]上存在最大值M,最小值m
所以F(a),F(b)属于[m,M],所以(F(a)+F(b))/2属于[m,M]
由介值性定理,即证至少存在一点ξ∈[a,b],
F(ξ)=(F(a)+F(b))/2
所以至少存在一点ξ∈[a,b],使得∫a→ξf(x)dx=∫ξ→bf(x)


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