微分中值定理及其应用习题课(6)

2019-03-29 11:32

f?????2泰勒公式是f?x??f?x0??f??x0??x?x0???x?x0?.

2!用泰勒公式的关键是x,x0如何取,而需证等式中出现二阶导数f''(?)与f(x)在a,b,

a?ba?b的函数值,合理的方法是取x0?,x为a和b. 22a?b注:题目中如果出现(b?a)2,往往要令x0?.

2证 在泰勒公式f?x??f?x0??f??x0??x?x??0f??????x?x2!?02中取

x0?a?b,x分别为a和b得 2f??(?2)b?a2a?b?a?b?'?a?b?b?af(b)?f??f?(),??1?b, ???2!22?2??2?2f??(?2)a?b2a?b?a?b?'?a?b?a?bf(a)?f??f?(),a???, 2???2222!22????把上面两式相加,得

a?bf''(?1)?f''(?2)(b?a)2f(b)?2f()?f(a)??.

224不妨设f(?1)?f(?2),于是有

''''f''(?1)?f''(?2)f(?1)??f''(?2).

2''在???1,?2??上对f(x)应用达布定理,?????2,?1?使得

''f''(?1)?f''(?2)f(?)?,

2''这样就证得

a?b(b?a)2''f(b)?2f()?f(a)?f(?).

2426

12. 证下列不等式: 1)

b?abb?a,其中0?a?b; ?ln?baax3??? 2)sinx?x?,x??0,?;

6?2?3)

tanxx???, x??0,?. ?xsinx?2?证1)因为f(x)?lnx在?a,b?连续,在(a,b)内可导, 所以由拉格朗日中值定

理知, 存在??(a,b)使得 lnbb?a?lnb?lna?, a?因为 0?a???b, 所以

111??, b?ab?ab?ab?a ??b?a于是 从而

b?abb?a. ?ln?aa bx3 2) 令F(x)?sinx?x?,

6x2则F?(x)?cosx?1?,(此时F?(x)的符号不易判定)

2???F??(x)??sinx?x?0,(由于x??0,?时有sinx?x?tanx)

?2?则F?(x)在?0,?????上严格递增,于是F?(x)?F?(0)?0, 2?27

从而F(x)在?0,?????上严格递增,于是F(x)?F(0)?0, 2?x3???即sinx?x?,x??0,?.

6?2?3)分析:若直接令f?x??tanxx?,则求导比较复杂,需要转化,证xsinx???tanx?sinx?x2,x??0,?.

?2????证 原式等价于tanx?sinx?x2,x??0,?,

?2? 令f(x)?tanx?sinx?x2,则

f?(x)?sin(此时不易判断f??x?与0的大小关系) x(se2cx?1)?2x, f??(x)?3sec(此时不易判断f??x?与0的大小关系) x?cosx?2,

??? f???(x)?3tanxsecx?sinx?0,x??0,?.

?2????

故f??(x)在?0,?内严格递增.又f??(x)在x?0处连续且f??(0)?0,所以f??(x)?0,

?2???????x??0,?.从而f?(x)在?0,?内严格递增. 又f?(x)在x?0处连续,且?2??2???????f?(0)?0,所以f?(x)?0,x??0,?.于是f(x)在?0,?内严格递增, 且f(x)?2??2?

在x?0处连续, f(0)?0.所以

???f(x)?0,x??0,?.

?2?28

???即 tanx?sinx?x2,x??0,?.

?2?注 证f(x)?g(x)的步骤

(1)移项构造辅助函数(有时需要对辅助函数适当变形),使不等式一端为0,令一端即为辅助函数F(x),常常令F(x)?f(x)?g(x);

(2)求F?(x),根据F?(x)的符号判断F(x)的单调性,(有时F?(x)的符号不易判定,需求F??(x),由F??(x)的符号来确定F?(x)的单调性,再根据F?(x)的单调性来确定F?(x)的符号);

(3)求出区间端点的函数值(或极限值),根据F(x)的单调性,得出证明. 13. 求下列不定式极限:

ex?11?2sinx (1)lim; (2)lim;

?x?0sinxcos3xx?6 (3)limln?1?x??xtanx?x; (4)lim;

x?0x?0cosx?1x?sinx? (5)limx?21?tanx?6?1; (6)lim??x?;

x?0xsecx?5e?1??sinx (7)lim?tanx?x?0; (8)limxx?111?x;

(9)lim1?xx?0?12x?sinxlnx; ; (10)lim?x?011??tanx?x2?1(11)lim?2???. ?; (12)lim2x?0x?0xxsinx????注 (口诀)先定型后定法,求解过程要四化(乘除中使用,加减不要用)----

1看到无穷小因子,等价化; 2看到无理因子,有理化; 3看到幂指函数因子u?x?v?x?,对数恒等式化u?x?v?x??ev?x?lnu?x?;

29

4看到非零极限因子(极限不为0的因子),代入化.

e?1xex?1ex?lim?1(利用等价无穷小代解 (1)lim= lim=1或 limx?0sinxx?0cosxx?0sinxx?0x换)

(2)lim6x?2cosx31?2sinx= lim=.

??3cos3xx??3sin3xx?61?1ln?1?x??x1x(3)lim=lim1?x ?lim(?)?1.

x?0x?0x?0?sinxcosx?11?xsinx1?1ln?1?x??xln?1?x??x1或lim?lim?lim1?x?lim?1. x?0x?0x?0x?01cosx?1?x1?x?x22sec2x?1tan2xx2tanx?x?lim?lim?2. (4)lim= limx?0x?sinxx?01?cosxx?01?cosxx?012x2sec2x1tanx?6 (5)lim= lim=lim?1.

?secxtanx?secx?5?sinxx?x?x?2221?ex?1?xex?1?xex?11?1(6)lim??x?lim?lim?. ?= limx2x?0xx?0x?0x?0x(e?1)x2x2e?1???tanx? (7)lim?x?0sinxe= lim?x?0sinxlntanx=ex?0?limsinxlntanx?e1x1x2x?0?limxlntanxx?0?lim?elntanx1x

?e (8)limxx?111?xsec2xlimtanxx?0??1x2lnx1?x?elim1limtanxx?0??1x2?ex?0??lim?1.

? limex?1?elnxx?11?x?elim?1x?1x?e?1.

?1或limxx?111?x?lim?1?x?1?x?111?x1???lim??1?x?1?x?1??e?1. x?1??30


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