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设f(x)在[0 1]上可导 当0≤x≤1时 0≤f(x)≤1 且对于区间(0 1)内所有x
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设f(x)在[0,1]上可导,当0≤x≤1时,0≤f(x)≤1,且对于区间(0,1)内所有x有f'(x)≠1,求证在[0,1]上有且仅有一个x0,使f(x0)=x0.
参考答案
令F(x)=f(x)-x,则F(1)=f(1)-1≤0,F(0)=f(0)≥0.根据连续函数介值定理,至少存在一点x0∈[0,1],使F(x0)=0,即f(x0)=x0.以下证明在[0,1]上仅有一点x0,使F(x0)=0,否则,设另有一点x1∈[0,1],使得F(x1)=0.不妨设x0<x1,则由罗尔定理可知,在[x0,x1]上至少有一点ξ,使F'(ξ)=0,即f'(ξ)=1,这与题设矛盾.故原题得证.利用罗尔定理估计方程F(x)=0的实根的个数是一种常用方法.一般地,若F(n)(x)≠0,则F(x)=0最多有n个实根.