在18年数学2考研中,一道颇具代表性的题目如下:
题目:设函数$f(x)=x^3-6x^2+9x+1$,证明存在实数$\alpha$,使得$f(\alpha)=0$,并求出$\alpha$的值。
解题过程:
首先,考虑函数$f(x)$在实数域上的性质。由罗尔定理知,若函数在闭区间$[a,b]$上连续,在开区间$(a,b)$内可导,且$f(a)=f(b)$,则至少存在一点$c\in(a,b)$,使得$f'(c)=0$。
对于本题,取$a=0$,$b=2$,函数$f(x)$在闭区间$[0,2]$上连续,在开区间$(0,2)$内可导。计算$f(0)$和$f(2)$的值,有:
$f(0)=0^3-6\times0^2+9\times0+1=1$,
$f(2)=2^3-6\times2^2+9\times2+1=-1$。
因为$f(0)\neq f(2)$,根据罗尔定理,至少存在一点$\alpha\in(0,2)$,使得$f'(\alpha)=0$。
接下来,求$f'(x)$:
$f'(x)=3x^2-12x+9$。
令$f'(\alpha)=0$,解得:
$3\alpha^2-12\alpha+9=0$,
$\alpha^2-4\alpha+3=0$,
$(\alpha-1)(\alpha-3)=0$。
因此,$\alpha=1$或$\alpha=3$。
最后,验证$f(\alpha)$的值:
$f(1)=1^3-6\times1^2+9\times1+1=5$,
$f(3)=3^3-6\times3^2+9\times3+1=-1$。
因为$f(1)\neq0$,$f(3)\neq0$,所以$\alpha$的值为1或3。
【考研刷题通】微信小程序,帮你轻松备战考研!包含政治、英语、数学等全部考研科目刷题,助你高效备考,顺利通关!快来关注吧!