用拉格朗日中值定理证明不等式

如题所述

用拉格朗日中值定理证明不等式介绍如下:

利用拉格朗日中值定理证明不等式:当h>0时,h/(1+h^2)<arctan h<h。

令f(x)=arctanx,则f'(x)=1/(1+x^2) 由拉格朗日中值定理有存在实数c,使得f(x)-f(x0)=f'(c)(x-x0) 再此取x0=0,则f(0)=0 应用上面的等式,便有arctanx=x/(1+c^2),其中0<c<x 又由0<c<x知1<1+c^2<1+x^2 所以1/(1+x^2) <1/(1+c^2) <1 又因为x>0,所以x/(1+x^2)<x/(1+c^2)<x 故原不等式成立。

拉格朗日中值定理证明过程如下:

设f(x)在[a,b]连续,(a,b)可导,求证:存在ξ∈(a,b),使f(b)-f(a)=f'(ξ)(b-a)。证:构造F(x)=[f(b)-f(a)]x-f(x)(b-a)显然F(x)在[a,b]连续,(a,b)可导F(a)=[f(b)-f(a)]a-f(a)(b-a)=af(b)-bf(a)F(b)=[f(b)-f(a)]b-f(b)(b-a)=af(b)-bf(a)则F(a)=F(b)。

因此,由罗尔定理,存在ξ∈(a,b),使F'(ξ)=0由F'(x)=[f(b)-f(a)]-f'(x)(b-a),则[f(b)-f(a)]-f'(ξ)(b-a)=0即f(b)-f(a)=f'(ξ)(b-a)。

资料扩展:

拉格朗日定理,数理科学术语,存在于多个学科领域中,分别为:微积分中的拉格朗日中值定理;数论中的四平方和定理;群论中的拉格朗日定理(群论)。

拉格朗日介绍:

约瑟夫·拉格朗日全名为约瑟夫·路易斯·拉格朗日,法国著名数学家、物理学家。1736年1月25日生于意大利都灵,1813年4月10日卒于巴黎。他在数学、力学和天文学三个学科领域中都有历史性的贡献,其中尤以数学方面的成就最为突出。

出身:

拉格朗日父姓拉格朗日亚。拉格朗日在都灵出生受洗记录上的正式名字为约瑟普·洛德维科·拉格朗日亚。父名弗朗切斯科·洛德维科·拉格朗日亚;母名泰雷萨·格罗索。

他曾用过的姓有德·拉·格朗日,拉·格朗日等。去世后,法兰西研究院给他写的颂词中,正式用约瑟夫·拉格朗日。父系为法国后裔。曾祖是法国骑兵上校,到意大利后与罗马家族的人结婚定居;祖父任都灵的公共事务和防务局会计,又同当地人结婚。父亲也在都灵同一单位工作,共有11个子女,但大多数夭折,拉格朗日最大。

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