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设f(x)是区间[α b]上的一个非常数的连续函数 M m分别是最大 最小值。求证:存在[α
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设f(x)是区间[α,b]上的一个非常数的连续函数,M,m分别是最大、最小值。求证:存在[α,β]真包含于[α,b],使得 (i)m<f(x)<M,x∈(α,β); (ii)f(α),f(β)恰好是f(x)在[α,b]上的最大、最小值(最小、最大值)。
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参考答案
正确答案:(i)用反证法即设对所有[αβ] 真包含于 [αb]都有m≤f(x)≤Mx∈(αb)则对任意x∈[αb]取[αβ]=[x-△xx+△x]则f(x)=M=m此时f(x)为常数函数与题设矛盾。故存在[αβ]真包含于 [αb]使m<f(x)<Mx∈(αβ)。(ii)因为f(x)为非常数函数.所以M≠m且根据连续函数最值性定理存在x"x"∈[αb]使f(x")=Mf(x")=m则令α=x"β=x"(或α=x"β=x")此时f(α)f(β)恰好是f(x)在[αb]上的最大值最小值(最小值、最大值)。
(i)用反证法,即设对所有[α,β]真包含于[α,b],都有m≤f(x)≤M,x∈(α,b)则对任意x∈[α,b],取[α,β]=[x-△x,x+△x]则f(x)=M=m,此时f(x)为常数函数,与题设矛盾。故存在[α,β]真包含于[α,b],使m<f(x)<M,x∈(α,β)。(ii)因为f(x)为非常数函数.所以M≠m且根据连续函数最值性定理,存在x",x"∈[α,b],使f(x")=M,f(x")=m则令α=x",β=x"(或α=x",β=x"),此时f(α),f(β)恰好是f(x)在[α,b]上的最大值,最小值(最小值、最大值)。