数学分析理论基础21:单调函数

单调函数

单调性判断

定理:设在区间上可导,则在上递增(减)的充要条件是

证明:

必要性

若为增函数

则,当时有

令,即得

充分性

若在区间上恒有

则,不妨设

应用Lagrange定理

,使得

故在上为增函数

定理:若函数在上可导,则在上严格递增(递减)的充要条件是

1.,有

2.在的任何子区间上

推论:设函数在区间上可微,若(),则在上严格递增(严格递减)

注:若在上(严格)递增(减),且在点右连续,则在上亦为(严格)递增(减),对右端点可类似讨论

Darboux定理

定理:若函数在上可导,且,为介于之间任一实数,则至少存在一点,使得

证明:

则在上可导

不妨设

则,使得

在上可导,故连续

由最大、最小值定理

,使在点取得最大值

显然

即是的极大值点

由费马定理得

注:定理又称为导函数的介值定理

推论:设函数在区间上满足,则在区间上严格单调

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