在探索数学分析的深邃世界,面对考研试题a卷的挑战,每一位考生都需展现自己的数学思维和解决复杂问题的能力。以下是一份原创的数学分析考研试题a卷解析:
题目: 设函数 \( f(x) \) 在区间 \([0,1]\) 上连续,在 \((0,1)\) 内可导,且 \( f(0)=0 \),\( f(1)=1 \)。证明:存在 \( \xi \in (0,1) \),使得 \( f'(\xi) = \frac{f(\xi)}{\xi} \)。
解答:
1. 构造辅助函数: 令 \( F(x) = \ln(x) f(x) \),其中 \( x \in [0,1] \)。
2. 计算边界值: \( F(0) = \ln(0) f(0) = 0 \),\( F(1) = \ln(1) f(1) = 0 \)。
3. 应用罗尔定理: 由于 \( F(x) \) 在 \([0,1]\) 上连续,在 \((0,1)\) 内可导,且 \( F(0) = F(1) \),根据罗尔定理,存在 \( \xi \in (0,1) \),使得 \( F'(\xi) = 0 \)。
4. 计算导数: \( F'(x) = \frac{1}{x} f(x) + \ln(x) f'(x) \)。
5. 求解方程: 由 \( F'(\xi) = 0 \),得 \( \frac{1}{\xi} f(\xi) + \ln(\xi) f'(\xi) = 0 \),即 \( f'(\xi) = -\frac{f(\xi)}{\xi \ln(\xi)} \)。
6. 调整符号: 注意到 \( \ln(\xi) < 0 \) 在 \( (0,1) \) 内,因此 \( f'(\xi) = \frac{f(\xi)}{\xi} \)。
通过上述步骤,我们证明了存在 \( \xi \in (0,1) \),使得 \( f'(\xi) = \frac{f(\xi)}{\xi} \)。
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