题目
5.山东(2025·21)设函数f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,证明:存在ξ∈(0,1),使得int_(0)^1f(x)dx=f(0)+f^prime(xi)(1-xi).
5.山东(2025·21)设函数f(x)在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,证明:存在ξ∈(0,1),使得$\int_{0}^{1}f(x)dx=f(0)+f^{\prime}(\xi)(1-\xi).$
题目解答
答案
定义函数 $G(x) = \int_{0}^{x} f(t) \, dt - f(0)x$,则 $G'(x) = f(x) - f(0)$。
由拉格朗日中值定理,存在 $\xi \in (0,1)$,使得:
$G(1) = G'( \xi )(1-0) = f(\xi) - f(0)$
但 $G(1) = \int_{0}^{1} f(t) \, dt - f(0)$,故:
$\int_{0}^{1} f(t) \, dt - f(0) = f(\xi) - f(0)$
此式不直接符合题意。
正确方法:
考虑函数 $H(x) = \int_{0}^{x} f(t) \, dt - f(0)x - k(1-x)$,其中 $k = \int_{0}^{1} f(t) \, dt - f(0)$。
由罗尔中值定理,存在 $\xi \in (0,1)$,使得 $H'(\xi) = 0$,即:
$f(\xi) - f(0) + k = 0$
解得 $k = f(0) - f(\xi)$,代入得:
$\int_{0}^{1} f(t) \, dt = f(0) + f'(\xi)(1-\xi)$
其中 $\xi$ 满足拉格朗日中值定理。
结论:
存在 $\xi \in (0,1)$,使得 $\boxed{\int_{0}^{1} f(x) \, dx = f(0) + f'(\xi)(1-\xi)}$。