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设函数f(x)在[a b]上满足: ①f(a)=f(b)=0 ②f(x)+f(x)g(

2022-08-12 11:51:40 问答库 阅读 195 次

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设函数f(x)在[a,b]上满足:
①f(a)=f(b)=0
②f"(x)+f'(x)g(x)-f(x)=0,其中g(x)为任意一个函数证明:f(x)在[a,b]上恒等于零
分析如果能依条件证明f(x)在[a,b]上的最大值M与最小值m都等于零,则可证明f(x)在[a,b]上恒等于零

参考答案

利用反证法
题设f(x)在[a,b]上可导,因此可知f(x)在[a,b]上连续,可知f(x)必定在[a,b]上能取得最大值M,设最大值点为ξ1,即f(ξ1)=M,同样f(x)在[a,b]上能取得最小值,记为m,最小值点记为ξ2,即f(ξ2)=m
由于f(a)=f(b)=0,可知M≥0,m≤0
1°若ξ1,ξ2分别为[a,b]的两个端点,可知M=m=f(a)=f(b)=0
从而可知在[a,b]上恒有f(x)=0
2°若ξ1,ξ2中至少有一个不为[a,b]端点,不妨设ξ1∈(a,b)则由极值的必要条件可知
f'(ξ1)=0因此
f"(ξ1)+f'(ξ1)g(ξ1)-f(ξ1)=0,
f"(ξ1)=f(ξ1)=M≥f(a)=0如果M>0,则由极值的第二充分条件可知ξ1应为f(x)的极小值点,产生矛盾,可知M=0
由于ξ2在[a,b]的端点,从而m=f(ξ2)=0即M=m=0由此可知f(x)在[a,b]上恒等于零
相仿可知当ξ2∈(a,b)时,也应有m=M=0,即在[a,b]上f(x)恒等于零

考点:函数