一、拉格朗日中值定理 到底該怎么理解?
先說羅爾定理,羅爾定理的,意義很簡單,就是兩個(gè)相同高度的點(diǎn),一個(gè)在左邊,一個(gè)在右邊,從左邊的點(diǎn)走到右邊的點(diǎn)有無數(shù)條路徑,其中一條特殊的是兩點(diǎn)之間線段最短的走法,
羅爾定理的意義就是在這無數(shù)條路中,無論哪一條,走到某一個(gè)位置的時(shí)候方向必然與上面那條特殊走法的方向相同,這是必然的嘛,無論怎么走,當(dāng)然大方向不能變。比如大方向朝東,你先向東北,再向東南走到目的地,在從東北轉(zhuǎn)向東南的時(shí)候轉(zhuǎn)向正東。或者一直往正東走。無論怎么走某一個(gè)時(shí)刻都是往正東的,這就是所謂的羅爾定理。
而拉格朗日中值定理就是將兩個(gè)點(diǎn)的連線傾斜了一點(diǎn)而已。
從函數(shù)角度來說,在一段連續(xù)的曲線上,必存在一個(gè)點(diǎn),它的切線的斜率等于整段曲線的斜率(首尾兩點(diǎn)相連的線,即割線的斜率)
二、請(qǐng)問太空科幻片里面常說的“拉格朗日(+任意數(shù)字)”是什么意思?
一般指的是拉格朗日點(diǎn)吧,也就是天體系統(tǒng)中的引力平衡點(diǎn)。
在任何一個(gè)雙天體系統(tǒng)中會(huì)存在5個(gè)拉格朗日引力平衡點(diǎn),分別以L1~L5來表示。
以地月系為例。
L1點(diǎn)在地球和月球之間;L2點(diǎn)在月球的背面;L3點(diǎn)在月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道上但是與月球相差180度,也就是與月球相對(duì)的位置;L4和L5也在月球軌道上,但分別在月球之前和之后60度。
拉格朗日定理存在于多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中,分別為:流體力學(xué)中的拉格朗日定理;微積分中的拉格朗日定理;數(shù)論中的拉格朗日定理;群論中的拉格朗日定理。
好像是一種函數(shù)定理!
被知道
三、高等數(shù)學(xué)利用拉格朗日證明不等式的問題
你好!
你理解的非常正確,那個(gè)點(diǎn)(或者可能有不止一個(gè))是依存與函數(shù)f和區(qū)間[a,b]而客觀存在的,如果直接人為指定那個(gè)點(diǎn)的值,那是絕對(duì)錯(cuò)誤的!
但是我們?nèi)匀豢梢赃\(yùn)用拉格朗日中值定理來證明不等式,原因并不在于我們可以指定任意一點(diǎn)c的值,而是在于我們可以找出f'(c)的范圍,因?yàn)閏是在區(qū)間(a,b)上的,所以這個(gè)范圍有可能能被找到。找到了f'(c)的范圍,從而也就找出(f(x)-f(a))/(x-a)的范圍,最后找出f(x)的范圍,從而證明不等式。
就以你的最后那個(gè)題目為例說明如何運(yùn)用f'(c)的范圍找f(x)的范圍:
首先,設(shè)f(x)=ln(x+1),根據(jù)對(duì)數(shù)函數(shù)的可導(dǎo)性,我們有:對(duì)于任意的正數(shù)x,函數(shù)f在[0,x]上連續(xù),(0,x)上可導(dǎo),從而滿足拉格朗日中值定理的前提條件。
所以在(0,x)上存在一點(diǎn)c使得:(f(x)-f(0))/(x-0)=f'(c),也就是:
f(x)=xf'(c)
然后,根據(jù)我上面提到的,我們可以確定f'(c)的范圍:
因?yàn)閒'(x)=1/(x+1),所以f'(c)=1/(1+c)并且0<c<x,根據(jù)“分母越大,分?jǐn)?shù)值越小”原理,我們很容易發(fā)現(xiàn)當(dāng)c為0時(shí),f'(c)最大,當(dāng)c為x時(shí),f'(c)最小,也就是說,f'(c)的范圍是:
1/(1+x) < f'(c) < 1
帶入上式“ f(x)=xf'(c) ”
就有
x/(1+x) < f(x) < x
證畢。
回顧上例,我們的c并不是人為指定的,但是我們知道f'(c)的范圍,f'(c)的范圍即為拉格朗日中值定理等式左邊那項(xiàng)的范圍,f的范圍也就隨之而定了。
構(gòu)建兩個(gè)函數(shù),反證法證明。
拉格朗日定理:設(shè)f在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),則存在一點(diǎn)
c屬于(a,b),使得f(a)-f(b)=f'(c)(a-b)
既然定理說存在這么一點(diǎn),我們就可以直接拿來用,至于到底有幾個(gè)可不管。
對(duì)于這個(gè)不等式的證明,要用拉格朗日來證明它,先可以取f(x)=ln(1+x)
f在[0,x]滿足連續(xù),在(0,x)上可導(dǎo)。
則由拉格朗日定理知,存在c屬于開區(qū)間(0,x),使得f(x)-f(0)=f'(c)(x-0)
即ln(1+x)=x/(1+c) ,0<c<x
而x/(1+x)<x/(1+c)<x
所以x/(1+x)<ln(1+x)<x (x>0)
f(x)=In(x),g(x)=x
存在&滿足x<&<x+1,使[f(x+1)-f(x)]/[g(x+1)-g(x)]=f'(&)/g'(&),這步能理解吧。
而f'(&)/g'(&)=1/&,由x<&<x+1,1/(x+1)<1/&<1/x
回代,得證。。關(guān)于定理的理解,
(這一點(diǎn)應(yīng)該是客觀存在的,而且有多少還不一定能夠知道,老師卻是人為指定那一點(diǎn)的值讓不等式得證,這不是矛盾了嗎?)
不是人為制定那一點(diǎn),是從滿足條件的點(diǎn)中任意取一點(diǎn),都能使不等式得證的,不矛盾。
拉格朗日的定理跟證明不等式的核心思想是將不等式轉(zhuǎn)化為一個(gè)有范圍的不確定的值,利用這個(gè)值的范圍進(jìn)行縮放,證明不等式
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6:3≠7:2
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四、有沒有大神能通俗的講一下拉格朗日中值定理
用現(xiàn)實(shí)的例子就是:
意思就是如果你從A走到B,平均速度是v。
那么你在走的這個(gè)過程中一定有一個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度是v。
理由是:你肯定是有時(shí)候走的比v快 有時(shí)候比v慢,速度是不能突變的,在速度變化的過程中就至少有一個(gè)時(shí)刻是v。
連續(xù)可導(dǎo)的函數(shù) y = f(x) 曲線上取不同兩點(diǎn) A( a, f(a) ), B( b, f(b) ), (a < b),
總存在一點(diǎn) x = ξ (a < ξ < b), 在點(diǎn) C( ξ, f(ξ) ) 處曲線的切線斜率等于割線 AB 的斜率。