拉格朗日中值定理

如果函数满足:
  • 在闭区间
  • 在开区间

那么,使得

引进辅助函数:

容易知道,满足:

  • 在闭区间
  • 在开区间

所以根据可知,使得,即:

由此可得

1 拉格朗日中值定理的几何解释

拉格朗日中值定理的意思是,之间存在某点(甚至不止一点),其的连线平行:

若旋转曲线使得,那么就变为了,所以说是拉格朗日中值定理的特例:

2 拉格朗日中值定理的物理解释

下面再通过一个生活中的现象来理解下拉格朗日中值定理,就是交通管理中的区间测速:

假设在时间点采集到汽车的位移为时间点采集到汽车的位移为,由此可以算出其平均速度为,也就是的连线的斜率:

在整个路程中的瞬时速度可能:

  • 如果是匀速前进:那么整个路程的瞬时速度必然始终等于平均速度
  • 如果是变速前进:那么整个路程的瞬时速度必然有大于、等于、小于的情况

下面是变速前进的动画,某点的斜率就是当时的瞬时速度。为金黄色时瞬时速度大于,为紫色时(也就是平行闪烁时)瞬时速度等于,为红色时瞬时速度小于

所以如果限速为,而区间测速测出平均速度,那么根据拉格朗日中值定理,就可以判定路程中必然至少有一个点超速。

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