​大学数学的《费马定理》应该怎样理解?可以解决哪些知识

大学数学的《费马定理》应该怎样理解?可以解决哪些知识

微分中值定理中核心的定理当属拉格朗日中值定理,费马定理是一个引理,也可看着是它的预备定理,罗尔定理是它的特例,柯西定理是它的拓展。

费马是一个法国人,他与笛卡尔一同创立解析几何,又因提出费马大定理、费马小定理而闻名于世。

定理:若函数f(x)在(a,b)内一点 x。处取得最值,且f(x)在点 x。处可导,则f'(x。)=0

几何解释:曲线在最高点或最低点处如果有切线,则切线一定是水平的。

我们来根据以上图形及定理加以证明:

我们假设f(x)在x=xo处达到最大值,在x=xo的某邻域内恒有f(x)≤f(xo),于是对任意Δx≠0(xo+Δx属于该邻域),总是有Δy=f(xo+Δx)-f(xo)≤0.那么

我们分两种情况,当Δx>0时有以下情况成立。

然后再根据极限的保号性:

我们根据同样的方法,当Δx<0时有

从而就可以得到

又因为f(x)在x=xo处可导,f'(xo)=f'₊ (xo)=f'₋(xo),即有f'(xo)≥0且f'(xo)≤0,所以 f'(xo)=0.

注意:费马定理的几何意义中,只需要注意是个点即可,1、在xo邻近的一个范围内。2、曲线在xo处要达到最高点或者是最低点。3、在xo处有切线并且可导。

费马定理也可用于证明驻点以及极值点和最值。

知识延伸:驻点就是导数等于零的点,其次就是极值点要么是驻点,要么是不可导点,其中极值点不一定是极值点。

通过学习,我们来看一下例题,以便更好理解:

例题:求f(x)=xeˣ ,x∈(-∞,+∞)的最值。

解:limf(x)=+∞,其中x→+∞,此时无最大值。

令f'(x)=(x+1)eˣ =0,的驻点x=-1

当<-1时,f'(x)<0,此时函数f(x)单调递减。

当>-1时,f'(x)>0,此时函数f(x)单调递增。

所以x=-1时取最小值,f(-1)=-1/e

今天的知识就讲到这里,大家下去过后,可以做一做下面的练习题,以便很好理解该定理。

有不同见解的朋友,可以留言讨论哈,以供大家参考学习。

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