高數書解答看不懂,求教一道基礎的導函數連續題?
01-05
設f(x)在(a,b)內可導,且f"(x)單調,求證:f"(x)在(a,b)內連續。
最好不要簡單地說是洛必達法則之類的,希望能指點導函數單調的條件怎麼用。如果有思路過程更好。謝大神。。
借題主這道題來鞏固一下微積分基本功……
題主想要證明的命題,其實是下面這個命題的一個推論:
命題1:在一個開區間上處處可導的函數,其導函數不可能有第一類間斷點。
第一類間斷點,指的是雙側極限都存在,但極限不相等,或相等但不等於該點處函數值的間斷點。
與此相對的第二類間斷點,指的是至少一側極限不存在或為無窮的間斷點。上面這個命題換句話說,則是:命題2:若導函數在某點有單側極限,且原函數在此點有同側導數,則二者必相等。
題主的題目中,導函數的單調性保證了其單側極限存在(單調有界必有極限),所以只要能證明命題2,就能立即得到題主要證的結論。
而命題2可以這樣證明:設在點處導函數的單側(不妨取右側)極限為,即;又設原函數在點處的同側導數為,即。由極限和導數的定義,,,使得,下面兩式同時成立:- ;
- 。
由拉格朗日中值定理,存在,滿足,故有。
而又因為,所以。由上面兩式得。而是任意小的正數,所以。========= 擴展閱讀 ===========
命題1說,導函數可以具有第二類間斷點。其實,利用與上面證明類似的方法,可以證明,若原函數在某點單側可導,則導函數在此點的同側極限不可能為無窮。所以其實命題1可以更嚴格地表述為:命題3:在一個開區間上處處可導的函數,若其導函數有間斷點,則導函數在此間斷點兩側的極限一定都不存在,且非無窮。
極限不存在且非無窮的典型例子就是振蕩。
導函數具有振蕩間斷點的一個經典例子是這個函數處處可導,在處導數為0,但其導函數在兩側都是振蕩的。用Darboux導數介值定理
這個命題本身有問題吧,可能震蕩
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