§4.4 积分值的估计
有些函数虽然可积,但原函数无法用初等函数的有限形式表达,无法应用牛顿-莱布尼兹公式计算;另一种情形是,只知道被积函数的结构或某种性质(如微分性质等),欲对积分值给出某种估计。
注 本例和上节之例3是同本质之题目。
证 令x2=y,得原积分
例4 假设f(x)在[a,b]上连续可微,且f(a)=f(b)=0,证明
分析 记M=max{|f′(x)|},|f′(x)|≤M的几何意义是什么呢?
-M≤|f′(x)|≤M
用面积比较法即知。见图4-1。
图4-1
注 f不恒为0时,式中严格不等号成立。
例4′ 设f(x)∈C*[a,b]且|f′(x)|≤M,f(a)=0,试证
证明 因为f(a)=0f(x)=f(x)-f(a)=f′(ξ)(x-a)
所以|f(x)|≤M|x-a|
例5 (Hadamard定理)设f(x)是[a,b]上连续的下凸函数,则有
分析 几何定义不妨认为f(x)>0时,凸函数恒在割线之下方,或者恒在切线之上方。曲边梯形之面积介于两个直边梯形面积之间。
思考 若不用切线(或者切线根本不存在),如何证明?
令x=a+(b-a)t,如上,再令x=b-(b-a)t,得出
例6 设f(x)在[0,1]一阶连续可导,证明:
易得
例7 设f(x)∈C′[a,b]且f(a)=0,试证
习题4.4
1.设f′(x)在[a,b]连续,试证
(北师大2007年)
2.设f(x)∈C′[0,1],则有
用的是积分第二中值定理。
14.证明对任意连续函数f(x),有
(浙江省高等数学竞赛2005年)
(浙江省高等数学竞赛2006年)
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