Skip to content

练习题-微分中值定理 ​

日期:2026-01-04

这个考点的核心逻辑是:

  1. 看到证明 直接找两个点 使得 ,用罗尔定理。
  2. 看到证明 这不是直接的罗尔定理,需要构造辅助函数 ,使得 正好对应原方程。

以下是 3 道经典的构造训练题,难度逐级递增。


  1. (基础难度) 设 ,证明方程 有两个实根
思路

核心思路:罗尔定理最朴素的应用 ​

逻辑: 罗尔定理告诉我们,两个零点之间必有一个导数为 0 的点。

  1. 找函数的零点: 观察 的表达式,显然有三个零点:

  2. 应用罗尔定理(第一段): 在区间 上:

    • 连续且可导。
    • 。
    • 由罗尔定理,,使得 。
  3. 应用罗尔定理(第二段): 在区间 上:

    • 。
    • 由罗尔定理,,使得 。
  4. 结论: 和 是两个不同的根(因为所在区间不重叠),所以 至少有两个实根。

  1. (中等难度 - 经典构造) 设 在 上连续可导,且 ,证明 ,使得
思路

核心思路:构造辅助函数 ​

逆向推导法: 我们要证 ,这看起来像是某个函数求导后的结果。

  • 回忆公式:。
  • 只要证明 即可。
  1. 构造辅助函数: 令 。

  2. 验证罗尔定理条件:

    • 端点值:
    • 所以 。
  3. 使用罗尔定理: 在 内存在 ,使得 。

  4. 计算导数并得出结论: 因为 ,所以必须有:

  1. (进阶难度 - 隐蔽的端点) 设 在 上连续,在 内可导,且 。证明:,使得
思路

核心思路:整理方程 + 构造 ​

逆向推导法:

  1. 整理目标式: 看到分母 很别扭,先两边同乘 :
  2. 识别原函数: 观察 ,这正是乘积求导公式 的展开结果!
    • 。

解题步骤:

  1. 构造辅助函数: 令 。

  2. 验证罗尔定理条件(找两个点相等):

    • 右端点: 时,已知 ,所以 。
    • 左端点: 时,。
      • 因为题目说 在 上连续,所以 是一个有限的常数。
      • 所以 。
    • 发现:。
  3. 使用罗尔定理: ,使得 。

  4. 展开求导: 两边除以 (因为 ,所以 ):

    得证。