1樓:
題主想知道的平均值即函式上的『中值』,微積分學上有三大中值定理:羅爾定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理。本篇中,我們需要用到羅爾定理和拉格朗日中值定理。
首先,我們先介紹羅爾定理。羅爾定理是:
如果 R 上的函式 f(x) 滿足以下條件:(1)在閉區間 [a,b] 上連續,(2)在開區間 (a,b) 內可導,(3)f(a)=f(b),則至少存在乙個 ξ∈(a,b),使得 f'(ξ)=0。
羅爾定理
如圖所示,該函式:
在在閉區間 [a,b] 上連續:顯然可得。
在開區間 (a,b) 內可導:該圖沒有例如y=|x|的『尖點』,則為連續並可導的函式
f(a)=f(b):如圖紅虛線可得。
這樣的函式,根據羅爾定理,就有處於(a,b)的C與C'點兩個點,令函式的導數為0,即f'(ξ)=0。
根據羅爾定理,拉格朗日在條件不變的情況下進行了推廣,成為了拉格朗日中值定理。
拉格朗日中值定理是:
如果 R 上的函式 f(x) 滿足以下條件:(1)在閉區間 [a,b] 上連續,(2)在開區間 (a,b) 內可導,那麼在開區間(a,b)內至少有一點ξ∈(a,b),使得
比較羅爾定理與拉格朗日中值定理,可見拉格朗日中值定理較羅爾定理,取消了f(a)=f(b)這一條件,為了利用羅爾定理推導,我們必須構造乙個輔助函式 令 。不妨設 ,則有 ,其中f(a)=g(a), f(b)=g(b)。為了簡化,我將g(x)全部用f(x)代替。
現已知g(x)上兩點A(a,g(a)); B(b,g(b)),因為f(a)=g(a), f(b)=g(b),所以A(a,f(a)); B(b,f(b)),則AB的斜率為 ,由點斜式可知:
那麼 (其中 )
將兩端同時求導,可得:
根據羅爾定理,存在 h'(ξ)=0,則有:
是為拉格朗日中值定理。
對拉格朗日中值定理兩邊積分,由牛頓-萊布尼茨公式可得:
,其中 可以看作下圖中的曲邊梯形面積。該曲邊梯形也可以被看作乙個以b-a為底、 f(ξ)為高的特殊矩形。在 x=ξ左右曲邊梯形的面積經過互相的補充,正好可以形成乙個以b-a為底、 f(ξ)為高的矩形,則 f(ξ)為該連續函式的平均數。
曲邊梯形/特殊矩形以上。
2樓:漏網之蟹
連續函式可以求平均值,具體可以搜一下,簡單來說使用積分可求連續函式平均值
就好像平均速度一樣,這也是乙個關於時間的連續函式而且取了平均值
3樓:南山原
求:平均速度,平均功率,平均電壓,平均電流……。
小明早晨6:30從家出發去上學,中途看到了乙隻蜻蜓,乙隻青蛙,一群小蝌蚪,一群大雁。小明家到學校300公尺,小明花了4小時,走了5000公尺才走到學校,請問這段時間小明的平均速度是多少?
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