Пусть функция определена и непрерывна на отрезке [a;b] и дифференцируема на интервале (a;b), причем на концах интервала принимает одинаковые значения . Тогда существует точка сÎ(a;b), значения производной в которой равно 0, т.е. .
Доказательство:
Т.к. функция непрерывна на отрезке [a;b], то по II-й т. Вейерштрасса о непрерывных функциях принимает на [a;b] наибольшее М и наименьшее m значения. y
Возможны два случая:
1) М=m.
2) М m.
y
Хотя бы одна из точек, в которых функция принимает наибольшее или наименьшее значения, находится внутри [a;b].
В этом случае в указанной точке выполняются условия теоремы Ферма и, следовательно, существует точка c, принадлежащая (a;b), в которой производная .
Ч.т.д.
Геометрический смысл теоремы Ролля:
Þ Ккас=0 Þ касательная
в точке c параллельна оси ОX.
Теорема Лагранжа.
Пусть функция определена и непрерывна на отрезке [a;b] и дифференцируема на интервале (a;b). Тогда существует точка cÎ(a;b), значение производной в которой равно .
Доказательство:
Введем вспомогательную функцию .
|
|
Эта функция непрерывна и дифференцируема как сумма непрерывных и дифференцируемых функций.
|
Þ существует точка сÎ(a;b) такая, что .
.
Ч.т.д.
Геометрический смысл теоремы Лагранжа:
.
Существует точка cÎ(a;b), в которой угловой коэффициент касательной равен угловому коэффициенту хорды, соединяющей граничные точки:
.
Найдется такая точка на графике, касательная в которой параллельна хорде, стягивающей концы отрезка [a;b].
Теорема Коши.
Пусть функции f(x) и g(x) определены и непрерывны на отрезке [a;b] и дифференцируемы на интервале (a;b), причем производная функции g(x) отлична от нуля, g¢(x)¹0. Тогда существует такая точка cÎ(a;b), для которой выполняется равенство: .
Доказательство:
Рассмотрим вспомогательную функцию:
.
непрерывна и дифференцируема как сумма непрерывных и дифференцируемых функций.
|
Þ существует точка сÎ(a;b): .
; .
.
.
Ч.т.д.