3.2.34(schwarz定理)若f(x)在[a,b]上连续,f(x)的广义二阶导
f[2](x)=lim(h->0+) (f(x+2h)+f(x-2h)-2f(x))/4h^2存在且恒等于0。
试证:f(x)=ax+b(a、b为常数)
此题如果没有提示,我应该做不出来的。
作辅助函数F(x)=f(x)-g(x)+R(x-a)(b-x)
其中g(x)为过(a,f(a))与(b,f(b))的一次函数。
那么我们证明F(x)与R同号即可,如果同号,有R>0时,F(x)>=0,得f(x)-g(x)>-R(b-a)^2/4,R<0时有f(x)-g(x)<-R(b-a)^2/4
R->0取极限,可得:f(x)-g(x)<=0且f(x)-g(x)>=0
那么关键在证明同号。
只讨论R>0的情况(R<0同理)
因为f(x)连续,故F(x)连续,在[a,b]上有最小值,而端点出函数值有F(a)=F(b)=0。
如果在区间端点出取得最小值,则结果易见。
如果不在端点出取得最小值,则肯定在[a,b]内某点取得最小值。
假设于x0处取得。
实际上由f[2](x)=lim(h->0+) (f(x+2h)+f(x-2h)-2f(x))/4h^2=0
可得F[2](x)=lim(h->0+) (F(x+2h)+F(x-2h)-2F(x))/4h^2=-2R<0
则在x=x0处,显然有F(x0+2h)+F(x0-2h)-2F(x0)>0,则F[2](x0)>=0,与F[2](x)<0矛盾。故最小值不能在区间内取得。
得证。
f[2](x)=lim(h->0+) (f(x+2h)+f(x-2h)-2f(x))/4h^2存在且恒等于0。
试证:f(x)=ax+b(a、b为常数)
此题如果没有提示,我应该做不出来的。
作辅助函数F(x)=f(x)-g(x)+R(x-a)(b-x)
其中g(x)为过(a,f(a))与(b,f(b))的一次函数。
那么我们证明F(x)与R同号即可,如果同号,有R>0时,F(x)>=0,得f(x)-g(x)>-R(b-a)^2/4,R<0时有f(x)-g(x)<-R(b-a)^2/4
R->0取极限,可得:f(x)-g(x)<=0且f(x)-g(x)>=0
那么关键在证明同号。
只讨论R>0的情况(R<0同理)
因为f(x)连续,故F(x)连续,在[a,b]上有最小值,而端点出函数值有F(a)=F(b)=0。
如果在区间端点出取得最小值,则结果易见。
如果不在端点出取得最小值,则肯定在[a,b]内某点取得最小值。
假设于x0处取得。
实际上由f[2](x)=lim(h->0+) (f(x+2h)+f(x-2h)-2f(x))/4h^2=0
可得F[2](x)=lim(h->0+) (F(x+2h)+F(x-2h)-2F(x))/4h^2=-2R<0
则在x=x0处,显然有F(x0+2h)+F(x0-2h)-2F(x0)>0,则F[2](x0)>=0,与F[2](x)<0矛盾。故最小值不能在区间内取得。
得证。