什麼是二元函式的微分中值定理,如何理解二元函式的拉格朗日中值定理?

時間 2022-05-17 13:35:02

1樓:畫堂晨起

主要就是拉格朗日微分中值定理:(1)存在一個閉區間[a,b],內f(x) = y有意義。

(2)f(x)在[a,b]連續。

(3)f(x)在(a,b)內可導;那麼,在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ<b),使得下式成立:f(b)-f(a)=f′(ξ)(b-a)初等函式(比如二元函式)一般都可導,主要是連續的條件。

羅爾定理

如果函式f(x)滿足:

在閉區間[a,b]上連續。

在開區間(a,b)內可導。

在區間端點處的函式值相等,即f(a)=f(b)。

那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a<ξ<b),使得f'(ξ)=0。

幾何上,羅爾定理的條件表示,曲線弧(方程為)是一條連續的曲線弧,除端點外處處有不垂直於x軸的切線,且兩端點的縱座標相等。而定理結論表明:

弧上至少有一點,曲線在該點切線是水平的。

2樓:

f(x)在單連通開區域d內一階可微,且在e(e為d並上d的邊界)上連續。

a,b屬於e,則存在點c屬於d有f(a)-f(b)=\nabla f (c)· \nabla x(t0),其中x(t)為可微的向量值函式且曲線除端點外屬於d,x(0)=a, x(1)=b, 0

其中:\nabla f 為分量為 f 對各個自變數的偏導構成的向量;\nabla x 為向量值函式對 t 的導數(也是一個向量);· 表示兩個向量的點積;單連通、開區域、邊界,就不需要解釋了吧

如何理解二元函式的拉格朗日中值定理?

3樓:匿名使用者

敘述的時候我會假定大家對此定理一無所知

所以我一開始會避免談及拉格朗日中值定理

然而最後我會把拉格朗日中值定理拓展到一般性中值定理

這裡先給出一個小問題引起一點興趣:

證明方程3ax^2-2ax+2bx-b=0在(0,1)至少存在一個解(a,b不同時為0)

這個小問題是高二時我在考試時接觸到的一道壓軸題

我記得它的標準答案是稍微繁瑣且不帶任何技巧性的

當時我給出了一種證明方法:

令f(x)=ax^3+(b-a)x^2-bx

由三次函式的連續性可知f(x)在(0,1)之間存在著遞增與遞減

注意到f(0)=f(1)

顯然f(x)不可能在(0,1)單調遞增或單調遞減

所以f(x)在(0,1)至少存在一個極值點

即原方程在(0,1)至少存在一個解

上面的證明方法涉及一個定理:

rolle定理

若函式f(x)在[a,b],(a,b)可導,且f(a)=f(b)

那麼至少存在一點ξ,使得

f'(ξ)=0(a<ξ0且f'(x)>0

證明f'(a)<[f(b)-f(a)]/(b-a)

這個問題還有另外一種表達形式:

證明存在一點ξ,使得

f'(ξ)=[f(b)-f(a)]/(b-a)(a<ξ

這個小問題的兩種表達形式的一種做法:

f(b)-f(a)=∫(b,a)f'(x)dx

不妨設以f(a)為高的矩形為a,以f(b)為高的矩形為b

以f(x)在(b,a)的部分為曲邊的曲邊梯形為c,三者寬度均為b-a

顯然f'(a)<[f(b)-f(a)]/(b-a)

另外一種非常有技巧性的做法類似4l所談及的,涉及rolle定理,但這裡不會繼續下去

因為下面所談及的內容比理解這種做法更有意思

這個問題是:

曲邊梯形經過怎樣的變換可以成為一個矩形?

若該曲邊梯形是f'(x)在(a,b)的部分

注意到以下不等式:

(b-a)f'(x)min≤∫(b,a)f'(x)dx≤(b-a)f'(x)max

(b-a)f'(x)表示矩形面積

設f'(c)=f'(x)min,f'(d)=f'(x)max

因此在(f'(c),f'(d))可以選取一點f'(ξ)(ξ介於cd之間)

使得f'(ξ)(b-a)=∫(b,a)f'(x)dx

(c,d)或(d,c)∈(a,b),因此(a<ξ

即f'(ξ)(b-a)=f(b)-f(a) (a<ξ

現開始談及一開始不涉及的內容:

拉格朗日中值定理

若函式f(x)在[a,b]連續,(a,b)可導

那麼至少存在一點ξ(a<ξ

f'(ξ)(b-a)=f(b)-f(a)

或f'(ξ)=[f(b)-f(a)]/(b-a)

有一些同學可以會為定理中的『(a,b)可導』而不是『[a,b]可導』感到困惑

持保守觀點的可能會認為[a,b]連續不意味著[a,b]可導

譬如√x在[0,1]連續但在0處不可導

然而通過25l的內容可理解成:

一個矩形去掉邊長後面積不變

這裡將拉格朗日中值定理做一個輕率的變式:

設h[g(x)]=f(x),那麼g'(x)h'[g(x)]=f'(x)

[f(b)-f(a)]/[g(b)-g(a)]=/[g(b)-g(a)]=h'[g(ξ)]=f'(ξ)/g'(ξ)

這個變式稱為一般中值定理或者cauchy中值定理

一般性中值定理:

若f(x)與g(x)在[a,b]連續,(a,b)可導,且g'(x)≠0

那麼至少存在一點ξ

使得[f(b)-f(a)]/[g(b)-g(a)]=f'(ξ)/g'(ξ) (a<ξ

當g(x)=x時,該定理便是拉格朗日中值定理

4樓:zzllrr小樂

跟一元函式類似,只不過推廣到二維了。變數多了,公式稍微複雜一些而已。

5樓:匿名使用者

寫成帶拉格朗日餘項的泰勒公式會好一些。

是用微分逼近函式值的方法。

二元可微偏導利用一元微分中值定理的題

6樓:尹六六老師

拉格朗日中值定理的條件是:

(1)[a,b]上連續;

(2)(a,b)內可導。

壓根沒有導數連續這個條件啊!

所以,題中條件足夠了。

設二元函式z x y,則全微分dz

則全微分dz y x y 1 dx lnx x y dy。解答過程如下 z f x,y x y 則函式z f x,y 在 x,y 處的全微分為 dz f x x,y dx f y x,y dy y x y 1 dx lnx x y dy擴充套件資料如果函式z f x,y 在 x,y 處的全增量 z ...

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