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高等数学上册:最大值与最小值存在定理

【摘要】:1)最大(小)值的概念定义1设函数f(x)在区间I上有定义,若x0∈I,对x∈I都有f(x)≤f(x0)(或f(x)≥f(x0))则称f(x0)为函数f(x)在I上的最大值(或最小值),记作例如,y=1-sinx,在闭区间[0,2π]上有而y=x2在开区间(a,b)(b>a>0)内既无最大值又无最小值.2)最大(小)值存在定理定理1在闭区间上连续的函数必在该区间上取得最大值与最小值.证明略.

1)最大(小)值的概念

定义1 设函数f(x)在区间I上有定义,若∃x0∈I,对∀x∈I都有

f(x)≤f(x0) (或f(x)≥f(x0))

则称f(x0)为函数f(x)在I上的最大值(或最小值),记作

例如,y=1-sinx,在闭区间[0,2π]上有

而y=x2在开区间(a,b)(b>a>0)内既无最大值又无最小值.

2)最大(小)值存在定理

定理1 在闭区间上连续的函数必在该区间上取得最大值与最小值.

证明略.

定理1是指,如果函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,则在[a,b]上至少存在两点x1和x2,使得对∀x∈[a,b],恒有

f(x1)≤f(x)≤f(x2)(www.chuimin.cn)

即f(x1)与f(x2)分别是f(x)在[a,b]上的最小值与最大值(图1-27).这样的点x1,x2在[a,b]上一定存在,有可能在(a,b)内,也有可能是闭区间的端点.

图1-27

必须注意该性质在开区间内不一定成立.例如定义在区间内的连续函数y=tanx在内就取不到最大值与最小值,而在上的连续函数y=tanx就有最大值与最小值.

另外还要注意,若函数在闭区间上有间断点时,也不一定有此性质.例如,

显然f(x)在闭区间[0,2]上有定义,但

因此x=1为f(x)的间断点,事实上,f(x)在闭区间[0,2]上不存在最大值与最小值(如图1-28所示).

图1-28

由定理1显然可得到下面的有界性定理.