微分中值定理(即罗尔定理, 拉格朗日定理, 柯西定理, 泰勒定理)是数学分析上册最重要的内容之一, 想要学好中值定理, 首先要学习它们的证明方法, 需要强调的是拉格朗日中值定理与柯西中值定理均可由罗尔中值定理进行证明, 证明的方法为积分法, 这是构造辅助函数最基本的一种手段, 另外由此也可以看出罗尔中值定理的极端重要性.
1.罗尔中值定理的证明过程如下所示:
注意:罗尔中值定理是微分中值定理的基本,根据之后的积分法可知,拉格朗日中值定理和柯西中值定理是由罗尔中值定理证明的,也就是说,理论上,可以用拉格朗日中值定理或者柯西中值定理的题目,均可以由罗尔中值定理证明。
2.拉格朗日中值定理的证明过程如下所示:
3.柯西中值定理的证明过程如下所示:
经过以上三个微分中值定理的证明过程之后,我们会发现,在拉格朗日中值定理中如果f(a)=f(b),就是罗尔中值定理,在柯西微分中值定理中,如果g(x)=x,那么就成为了拉格朗日中值定理,我们就可以得出他们之间的关系为:拉格朗日中值定理是柯西中值定理的一种特殊情况,同样,罗尔中值定理是拉格朗日中值定理的一种特殊情况。
这三大微分中值定理是研究函数的有力工具,微分中值定理反映了导数的局部性与函数的整体性之间的欢喜,应用十分广泛,我们只有对这三个微分中值定理做到真正的理解,才能在用导数判断函数单调性、凹凸性和求极值、求拐点的方法,描绘函数的图像等等,这些更深层次的问题中灵活运用。