柯西中值定理是微积分中的一个重要定理,它的表述如下:
如果函数f(x)在闭区间[a, b]上连续,在开区间(a, b)上可导,且g'(x)≠0在(a, b)上恒成立,那么存在ξ∈(a, b),使得
f(b) - f(a) = g'(ξ)(b - a)
下面是一个应用柯西中值定理的例题:
例题:求证当0 < x < 1时,sinx < x。
证明:令函数f(x) = sinx - x,显然f(x)在[0, 1]上连续,且在(0, 1)上可导。我们需要证明f'(x) < 0在(0, 1)上恒成立。
计算f'(x) = cosx - 1,由于cosx ≤ 1,所以f'(x) ≤ 0,即f'(x) < 0在(0, 1)上恒成立。
根据柯西中值定理,存在ξ∈(0, 1),使得
f(1) - f(0) = f'(ξ)(1 - 0)
即sin1 - 0 = (cosξ - 1)(1 - 0)
由于sin1 < 1,所以cosξ > 0。又因为cosξ - 1 < 0,所以sin1 - 0 < 0,即sinx < x。