前面我们已经学习了罗尔中值定理,和拉格朗日中值定理,它们的相同点是,研究的曲线都能用函数来表示。那假如曲线不能被函数表示呢,用柯西中值定理。
柯西中值定理是拉格朗日中值定理的推广。如果,我们把研究对象扩展到两个函数,然后,将结论
那么
定义看完了,下面来看看它的几何意义
要直观理解柯西中值定理,需要将
下面以
连接起点与终点,做出一条割线,那么
这样柯西中值定理的结论就是,曲线上至少有一点,它的切线的斜率与割线斜率是相等的。从几何上来讲,也就是
前面说过,拉格朗日中值定理是罗尔中值定理的推广,这在几何上就可以体现。比如下面这条蓝色曲线,因为它能用函数表示,且闭曲间连续,开区间可导。所以符合拉格朗日中值定理。
下面假设
还是这条曲线,固定起点不变,对终点进行拉伸,此时,这条曲线无法再用函数表示,也就不符合拉格朗日中值定理。
现在,我们将横坐标用
把两张图放在一起,可以很明显地看出,拉格朗日中值定理仅为
首先来看一个错误的证明方法:
如果有
上述方法是错误的。因为对于两个不同的函数
假如将函数
那么,以
从这个例子我们就可以看出,这种方法是不正确的。
正确的证明方法如下:
容易知道,
所以根据
由此可得