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设f(x)在闭区间[0 1]上可微 对于[0 1]上的每一个x 0<f(x)<1且f(x)≠
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设f(x)在闭区间[0,1]上可微,对于[0,1]上的每一个x,0<f(x)<1且f'(x)≠1,试证在(0,1)内有且仅有一个x,使f(x)=x
参考答案
存在性 令F(x)=f(x)-x,则F(x)在[0,1]上连续,由于0<f(x)<1
F(0)=f(0)-0>0
F(1)=f(1)-1<0由连续函数的介值定理可知,至少存在一点ξ∈(0,1),使
F(ξ)=f(ξ)-ξ=0即f(ξ)=ξ
唯一性 用反证法,设存在x1,x2∈(0,1),不妨设x1<x2使f(x1)=x1,f(x2)=x2,则由于f(x)在[x1,x2]上满足拉格朗日中值定理条件,因此至少存在一点ξ∈(x1,x2),使
f(x2)-f(x1)=f'(ξ)(x2-x1)即x2-x1=f'(ξ)(x2-x1),从而,f'(ξ)=1这与f'(x)≠1的条件相矛盾。因此,在(0,1)内有且仅有一个x,使f(x)=x问题可转化为连续函数F(x)=f(x)-x在闭区间的零点问题,欲证存在性,可考虑利用介值定理,欲证唯一性,可考虑是否单调,此处f(x)为抽象函数,难以判定f'(x)的值,因此判定F(x)的单调性有困难,故用反证法