4.4 微分中值定理

极值

f(x)x0 的某一个邻域 o(x0) 内有定义, 且 xo(x0):f(x)f(x0), 则称 f(x)x0 上取到极大值, 称 x0f(x)极大值点. 若不等式改为 f(x)f(x0), 则称 f(x)x0 上取到极小值, 称 x0f(x)极小值点.
若将 f(x)f(x0) 改为 f(x)<f(x0), 则称 x0f(x)严格极大值点, 同理可以定义严格极小值点.

驻点

f(x) 的零点为 f(x)驻点.

Fermat 引理

x0f(x) 的极值点, 且 f(x)x0 处可导, 则 f(x0)=0.

Rolle 中值定理

f(x)C[a,b],f(x)D(a,b), 且 f(a)=f(b), 则 ξ(a,b):f(ξ)=0.

Lagrange 中值定理

f(x)C[a,b],f(x)D(a,b), 则 ξ(a,b):

f(ξ)=f(b)f(a)ba.
Cauchy 中值定理

f(t),g(t)C[a,b],f(t),g(t)D(a,b), 且 t(a,b):g(t)0, 则 ξ(a,b):

f(ξ)g(ξ)=f(b)f(a)g(b)g(a).

由此推出导函数的两大特性:
第一, 介值性.

导函数的介值性

f(x)D[a,b], f+(a)<f(b), 则 λ(f+(a),f(b)), ξ(a,b):f(ξ)=λ.

第二, 导函数没有第一类间断点.

命题

f(x)x0 处连续, 在 (x0,x0+δ) 内可导, 且导函数存在右极限 f(x0+), 则 f(x)x0 处右可导, 且 f+(x0)=f(x0+).

推论

f(x)x0 处连续, 在 o(x^0,δ) 内可导, 且 limxx0f(x) 存在, 则 f(x)x0 处可导, 且 f(x0)=limxx0f(x).

定理

f(x)D(a,b), 则 x0(a,b), x0 或者是 f(x) 的连续点, 或者是第二类间断点.