微分中值定理中費馬,羅爾,拉格朗日,柯西,泰勒都有什麼不同?

時間 2021-06-03 10:20:43

1樓:喧北海

費馬引理:

費馬引理是微分三大中值定理的前傳:函式f(x)在點x0的某鄰域U(x0)內有定義,並且在x0處可導,如果對於任意的x∈U(x0),都有f(x)≤f(x0)(或f(x)≥f(x0)),那麼f'(x0)=0。

這裡只是來描述它,不是來證明它的,所以不管嚴謹性,用通俗的語言說一下:如圖所示:

費馬引理

連續函式在某個點,比如a點和b點,附近兩邊的函式值都小於等於這個點的值(a點),或者附近兩邊的函式值都大於等於這個點的值(b點),那麼這個點的導數等於零。有了圖,其實非常直觀。

羅爾中值定理:

函式 f(x) 在閉區間 [a,b] 上連續,在開區間 (a,b) 內可導,而且f(a)=f(b),則至少存在乙個 c∈(a,b),使得 f'(c)=0。

這個,連通俗語言描述都不需要了,直接看圖:

羅爾中值定理

這裡(a,b)之間有兩個點都滿足導數為零。

拉格朗日中值定理

函式 f(x) 在閉區間 [a,b] 上連續,在開區間 (a,b) 內可導,則至少存在乙個 c∈(a,b),使得 f'(c)= (f(b)-f(a))/(b-a)。

拉格朗日中值定理

通俗解釋就是(a,b)之間至少有一點的切線與端點的連線平行,看起來只是把羅爾中值定理的圖扭轉乙個角度,還是很直觀。

柯西中值定理

函式 f(x)和g(x)在閉區間 [a,b] 上連續,在開區間 (a,b) 內可導,在開區間(a,b)內g'(x)≠0,則至少存在乙個 c∈(a,b),使得f』(x)/g』(x) = (f(b)-f(a))/(g(b)-g(a))。柯西中值定理擴充套件到了兩個函式。雖然說這裡不是證明它的,還是提示一下從拉格朗日中值定理證明柯西中值定理的關鍵點:

柯西中值定理

除了這個容易混淆的點,就是個引數曲線版的拉格朗日定理,應該說也還比較直觀。

泰勒中值定理:

函式 f(x) 在閉區間 [a,b] 上連續,在開區間 (a,b) 內n+1階可導,則至少存在乙個 c∈(a,b),使得:

泰勒中值定理又叫帶拉格朗日餘項的泰勒公式。泰勒中值定理的定義只有乙個函式,再結合拉格朗日餘項這個名字,可以判斷它不是柯西中值定理的擴充套件,而是拉格朗日中值定理的擴充套件。不過用三大中值定理都能證明它,我準備分別用羅爾中值定理、拉格朗日中值定理和柯西中值定理來證明。

參見:喧北海:如何證明泰勒定理?

為什麼微分中值定理有三個?

龔漫奇 簡單的說,是為了教材編寫時的嚴格性和逐步推進性 三個定理的名稱和敘述放在本回答的最後 同時也是為了更方便的使用這些定理。詳細的說,先證羅爾定理比較簡單,然後用羅爾定理證拉格朗日中值定理,就容易了,而柯西定理的提出是為了後面證明洛必達法則而給出的。再說使用,由於拉朗日中值定理用的很多,所以這個...

在這裡如何運用羅爾中值定理?

仐泚 在學羅爾定理的時候,我一直不知道羅爾定理和方程的根有什麼關係,後來發現是自己的理解有問題。首先,羅爾定理 準確描述請參考課本 描述的是f x 在閉區間內連續,開區間內可導,若f b f a 則在 a,b 內至少存在一點使得f 0。羅爾定理本身與方程的根沒有什麼關係,但是羅爾定理中的f 0,說明...

你覺得費馬到底會不會證明費馬大定理?

陶紅衛 我覺得那個美妙證明確實存在,n 4的證明費爾馬發現的早,整體他證明發現的晚。最近偶然的發現這個證法,其過程確實是簡潔,清晰。 Brilliant 關於17世紀的數學水平能否直接證明費馬大定理 答案當然是肯定的,對於此,我確信我已經有了乙個美妙的證明方法,可惜知乎位置太小,我寫不下。 之乎者也...