跳到主要内容

一、对定理内容的考查

小题​

  1. 【1987-45-2 分】 若函数 在区间 内可导, 是区间内任意两点,且 ,则至少存在一点 ,使得( )
A.    B.
C.    D.
查看答案与解析

答案: C

解析: 因为 ,且 在 内可导,所以 在闭区间 上连续、在开区间 内可导。由拉格朗日中值定理,至少存在一点 ,使

故选 C。

A、B、D 都使用了端点 或 ,但题目只说明函数在开区间 内可导,并未说明函数在 处有定义且连续,因此不能直接在包含 或 的闭区间上应用拉格朗日中值定理。


  1. 【1987-3-3 分】 积分中值定理的条件是____,结论是____。
查看答案与解析

答案: 条件是函数 在闭区间 上连续;结论是至少存在一点 ,使

解析: 由连续函数在闭区间上的最值定理,存在最小值 和最大值 ,使

当 时,对上式积分得

即

由连续函数的介值定理,必存在 ,使

从而得到积分中值定理的结论。


  1. 【1995-123-3 分】 设函数 在 上,,则 或 的大小顺序是( )
A.    B.
C.    D.
查看答案与解析

答案: B

解析: 由 可知 在 上严格单调增加。由拉格朗日中值定理,存在 ,使

由于 且 严格递增,所以

因此

故选 B。A、C 与导数的严格单调性矛盾;D 中出现的是 ,其符号和大小无法由题设确定。


  1. 【1996-3-5 分】 求函数 在 点处带拉格朗日型余项的 阶泰勒展开式。
查看答案与解析
答案:

其中 位于 与 之间。

解析: 先将函数写成

于是

对任意正整数 ,有

从而

因此,函数在 处的 阶泰勒多项式为

拉格朗日型余项为

其中 位于 与 之间。故所求展开式如答案所示。


  1. 【1996-35-3 分】 设 处处可导,则( )
A. 当 ,必有
B. 当 ,必有
C. 当 ,必有
D. 当 ,必有
查看答案与解析

答案: D

解析: 由 ,取常数 ,存在 ,当 时,有

对任意 ,在闭区间 上应用拉格朗日中值定理,存在 ,使

于是

故 D 正确。

A、C 都是由函数值趋于无穷推导导数趋于无穷,这一般不成立。例如 在 时趋于 ,但 不存在极限。

B 也不正确。取 ,则当 时,

但

并不是趋于 。


  1. 【2003-2-4 分】 的麦克劳林公式中 项的系数是____。
查看答案与解析

答案: 。

解析: 因为

而指数函数的麦克劳林展开式为

令 ,得

因此 项的系数为


  1. 【2002-34-3 分】 设函数 在闭区间 上有定义,在开区间 内可导,则( )
A. 当 时,存在 ,使
B. 对任何 ,有
C. 当 时,存在 ,使
D. 存在 ,使
查看答案与解析

答案: B

解析: 函数在 内可导,因此在 内必连续。于是对任意 ,都有

即

故 B 正确。

A 使用零点定理,还需要 在闭区间 上连续;题目没有给出端点连续性。

C 使用罗尔定理,也需要 在 上连续。

D 使用拉格朗日中值定理,同样需要 在 上连续。因此 A、C、D 均不能由现有条件保证。


  1. 【2002-12-3 分】 设函数 在 内有界且可导,则( )
A. 当 时,必有
B. 当 存在时,必有
C. 当 时,必有
D. 当 存在时,必有
查看答案与解析

答案: B

解析: 设

若 ,则存在 ,使当 时,。由拉格朗日中值定理,对 ,存在 ,使

这与 有界矛盾。

若 ,同理可得 ,仍与有界性矛盾。因此只能有

故 B 正确。

A 错误。例如取

则 在 内有界,且 (),但

不趋于 。

C 错误。例如取

则 在 内有界且 (),但其导数在 时不趋于 。

D 错误。例如

在 内有界且可导,但


  1. 【2004-34-4 分】 函数

在下列哪个区间有界( )

A.    B.    C.    D.
查看答案与解析

答案: A

解析: 在区间 上,,故

于是

在闭区间 上,分母中的 与 均不为零,因此上式可连续延拓到 ,从而在 上有界,故 A 正确。

在 上,当 时,,而 ,故函数无界。

在 与 上,当 时,利用

可得

故在 附近无界。因此 B、C、D 均错误。


  1. 【2005-34-4 分】 以下四个命题中,正确的是( )
A. 若 在 内连续,则 在 内有界
B. 若 在 内连续,则 在 内有界
C. 若 在 内有界,则 在 内有界
D. 若 在 内有界,则 在 内有界
查看答案与解析

答案: C

解析: 设存在常数 ,使

固定一点 。对任意 ,在以 为端点的闭区间上应用拉格朗日中值定理,存在位于二者之间的 ,使

因此

故 在 内有界,C 正确。

A 错误: 连续并不意味着其在开区间上有界。例如 ,则 在 内连续,但 无界。

B 错误:连续函数只有在闭区间上才必有界。例如 在 内连续但无界。

D 错误:有界函数的导数未必有界。例如 在 内有界,但

在 内无界。


  1. 【2008-2-4 分】 设

则 的零点个数为( )

A.    B.    C.    D.
查看答案与解析

答案: D

解析: 先将函数展开:

因此

其中二次方程

的判别式为

故它有两个不同的实根

再加上根 ,可知 共有三个不同的零点,故选 D。

也可由罗尔定理判断: 的零点为 ,其中 是二重零点,所以 ;又分别在 、 内至少各有一个导数零点。由于 是三次多项式,至多有三个不同实根,因此恰有三个零点。

A、B、C 均少计了导函数的零点,故错误。

大题​

  1. 【1988-3-8 分】 设 在 上有连续导数,且 。

(1) 求

(2) 证明

查看答案与解析

答案: (1) ;

(2) 见解析。

解析: (1) 先对积分作变量代换。第一项令 ,第二项令 ,则

由于 在 处可导,故当 时,

从而

于是

因此

(2) 由 ,在区间 上积分,得

因为 ,所以

另一方面,对任意 ,也有

两个均位于区间 内的实数之差的绝对值不超过区间长度,故


  1. 【1990-4-6 分】 设 在闭区间 上连续,其导数 在开区间 内存在且单调减少,,试用拉格朗日中值定理证明不等式

其中常数 满足条件 。

查看答案与解析

答案: 见解析。

解析: 当 时,由 ,有

结论显然成立。

以下设 。分别在区间 与 上应用拉格朗日中值定理,存在

使得

由于 ,且 单调减少,所以

又因为 ,故

因此

本题的关键是把两个长度同为 的区间上的函数增量分别用拉格朗日中值定理表示,再利用 单调减少比较两个中值点处的导数。


  1. 【2001-34-6 分】 已知 在 内可导,且

求 的值。

查看答案与解析

答案: 。

解析: 对任意充分大的 ,函数 在区间 上满足拉格朗日中值定理的条件,因此存在

使得

当 时,,故

再计算幂指函数极限。令

取对数,得

所以

由题设两个极限相等,得到

从而

即


  1. 【2003-2-10 分】 设函数 在闭区间 连续,在开区间 内可导,且 。若极限

存在,证明:

(1) 在 内 ;

(2) 在 内存在点 ,使

(3) 在 内存在与 (2) 中相异的点 ,满足

查看答案与解析

答案: 见解析。

解析: (1) 当 时,。由 在 处连续,得

而 。题设极限为有限实数,因此必须有

又因为 ,所以 在 上严格单调增加。于是对任意 ,

故 。

(2) 令

则 在 上连续,在 内可导,且

由柯西中值定理,存在 ,使

即

(3) 由 (1) 知 。在区间 上对 应用拉格朗日中值定理,存在

使得

因此

因为 ,所以 。再由 (2),

两边乘以 ,得

这就证明了所要求的结论。


  1. 【2008-2-11 分】

(Ⅰ) 证明积分中值定理:若函数 在闭区间 上连续,则至少存在一点 ,使得

(Ⅱ) 若函数 具有二阶导数,且满足

则至少存在一点 ,使得 。

查看答案与解析

答案: 见解析。

解析: (Ⅰ) 因为 在闭区间 上连续,所以它在该区间上必能取得最小值与最大值。设

则对任意 ,有

在 上积分,得

由于 ,所以

又因为连续函数 在 上具有介值性,所以存在 ,使

因此

(Ⅱ) 由 ,在区间 上应用拉格朗日中值定理,存在 ,使

由 (Ⅰ) 的积分中值定理,存在 ,使

题设给出

因此 ,即 。在区间 上应用拉格朗日中值定理,存在 ,使

由于 ,且 在 上连续、在 内可导,再对 应用拉格朗日中值定理,存在 ,使

故至少存在一点 ,使得 。


  1. 【2013-3-10 分】 设函数 在 上可导,,且 ,证明:

(1) 存在 ,使得 ;

(2) 对 (1) 中的 ,存在 ,使得

查看答案与解析

答案: 见解析。

解析: (1) 由于 ,取 ,则存在 ,使得当 时,

于是对任意 ,都有

取某个 ,则

函数 在 上可导,从而在该闭区间上连续。由介值定理,至少存在一点 ,使得

因此存在 ,满足 。

(2) 函数 在 上连续,在 内可导。由拉格朗日中值定理,存在 ,使得

故结论成立。


  1. 【2019-2-11 分】 已知函数 在 上具有二阶导数,且

证明:

(1) 存在 ,使得 ;

(2) 存在 ,使得 。

查看答案与解析

答案: 见解析。

解析: (1) 由于 在 上连续,由积分中值定理,存在 ,使得

由题设 ,故

下面说明可取 。若在 内不存在满足 的点,则有两种可能:

  • 若对一切 都有 ,由连续性可得

与题设矛盾;

  • 若存在 使 ,由于 ,由介值定理,在 内必存在一点 ,使 ,仍与假设矛盾。

所以必存在 ,使 。在区间 上应用罗尔定理,存在 ,使得

(2) 反设对任意 ,均有

令

则

所以 在 上为凸函数。凸函数的图像不高于连接两端点的弦,因此对任意 ,有

于是

两边在 上积分,得到

这与题设 矛盾。

故反设不成立,必存在 ,使得


  1. 【2020-13-10 分】 设 在区间 上有连续导数,,并令

证明:

(1) 存在 ,使得 ;

(2) 若对任意 ,都有 ,则 。

查看答案与解析

答案: 见解析。

解析: (1) 由于 在闭区间 上连续,所以 能取得最大值。设

若 ,则任取 ,都有

结论显然成立。

以下设 。因为 ,故 。注意到

若 ,则在区间 上应用拉格朗日中值定理,存在 ,使

若 ,则在区间 上应用拉格朗日中值定理,存在 ,使

因此总存在 ,使得 。

(2) 假设对任意 ,都有

反设 。仍取 ,使 。由拉格朗日中值定理及导数的界,对任意 ,有

以及

利用 ,得到

令 ,则

由于 ,故

而对 ,恒有 ,所以只能有

设 ,则 ,且

在 上,由牛顿—莱布尼茨公式,

又因为 ,所以

上式取等号。由于 连续,必有

同理,在 上,

而 ,故等号成立必推出

于是由左、右两侧分别得到

从而 ,与反设 矛盾。

因此必有