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关于积分中值定理的简单理解添加时间:2024-02-17 14:08:44

我们知道根据微积分基本定理,积分第一中值定理和推广的第一中值定理就是 Lagrange 中值 定理和 Cauchy 中值定理:只不过函数的形式为:

                            \\qquad \\qquad \\qquad\\qquad \\qquad \\qquad \\qquad\\qquad F(x)=\\int_a^x f(t) dt (1)


为了让大家更好的理解积分第一中值定理和积分第二中值定理,小的总结了一些简单的自我理解:

\\qquad \\qquad \\qquad\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad f(\\xi)=\\frac{1}{(b-a)}\\int^b_a f(x)dx (2)

证明:因为 f(x)[a,b] 连续,故 存在最小值 m ,最大值 M .有:

m\\leq f(x)\\leq M

由积分保不等式性的性质得到:

\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad\\qquad m(b-a)\\leq \\int_a^b f(x)dx\\leq M(b-a)

\\Rightarrow m\\leq \\frac{1}{b-a}\\int_a^b f(x)dx\\leq M                            (3)

由闭区间上连续函数的介质性定理得, \\exists \\xi\\in (a,b) ,Have:

f(\\xi)=\\frac{1}{b-a}\\int_a^b f(x)dx

end

其次我们回到数学分析的推广积分第一中值定理: f(x) [a,b] 上连续, g(x)[a,b] 连续不变号,则 \\exists \\xi ,Have:

\\int_a^b f(x) g(x)dx=f(\\xi)\\int_a^b g(x)dx

证明:(1)g(x)\\geq0 ,又因为 f(x)[a,b] 连续,故 存在最小值 m ,最大值 M .有:

    m\\leq f(x)\\leq M

同时乘以 g(x) 及积分,Have:
         m\\leq\\frac{\\int_a^b f(x)g(x)dx}{\\int_a^b g(x)dx}\\leq M

由闭区间上连续函数的介质性定理得, \\exists \\xi\\in (a,b) ,Have:

f(\\xi)=\\frac{\\int_a^b\\leq f(x)g(x)dx}{\\int_a^b g(x)dx}

end


积分第一中值定理的证明:因为 f(x)[a,b] 上连续,由微积分基本定理知,存在原函数 F(x)

F(x)=\\int_a^x f(t) dt\\qquad F(x)\	ext{可导}

故在 x\\in[a,b] ,由 Lagrange 中值定理得,存在一个 \\xi ,render:

F'(\\xi)=\\frac{F(b)-F(a)}{b-a}\\quad \\Rightarrow f(\\xi)=\\frac{1}{b-a}\\int_a^b f(x)dx

推广积分第一中值定理的证明: Establish
\\begin{equation}\\begin{aligned}&F(x)=\\int_a^x f(t) g(t)dt\\\\ &G(x)=\\int_a^x g(t) dt \\end{aligned}\\end{equation} (3)

由微积分基本定理和 Cauchy\	ext{中值定理} , \\exists \\xi\\in[a,b]Have:

\\frac{F'(\\xi)}{G'(\\xi)}=\\frac{F(b)-F(a)}{G(b)-G(a)}

Have:

f(\\xi)=\\frac{\\int_a^b f(x) g(x)dx}{\\int_a^b g(x)dx}

end


希望能够让大家更好的理解积分中值定理!

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