连续函数积分恒等式证明求助
已知 ( f : [0, 1] \rightarrow \mathbb{R} ) 是连续函数,且满足 ( \int_0^1 (2x-1)f(x)dx = 0 ),需要证明存在 ( c \in (0,1) ),使得 ( \int_0^c (x-c)(f(x)-f(c))dx = 0 )。
我已经尝试了一些推导步骤,先构造了 ( f ) 的一个原函数 ( F ),满足 ( F(0)=0 )(也就是 ( F(x)=\int_0^xf(t)dt ),且 ( F'(x)=f(x) ))。然后借助积分相关的中值定理,推导出存在 ( c, t \in [0,1] ) 使得 ( F(c) = \frac{F(1)}{2} = \frac{f(t)}{2} ),具体过程如下:
先对已知条件变形,得到:
$$ 2\int_0^1 x f(x)dx = \int_0^1 f(x) dx = \frac{F(1)-F(0)}{1-0} = f(t) $$
这里最后一步用到了拉格朗日中值定理(因为 ( F ) 可导)。对 ( \int_0^1 xf(x)dx ) 做分部积分:
$$ \int_0^1 xf(x)dx = xF(x)\big|_0^1 ; - \int_0^1 F(x)dx = F(1) -\int_0^1F(x)dx $$再用积分中值定理,存在 ( c\in [0,1] ) 使得 ( \int_0^1F(x)dx = F(c) ),将其代入上面的结果,再代入第一步的等式:
$$ 2( F(1) - F(c) ) = F(1) = f(t) $$
整理后得到:
$$ F(1) = 2 F(c) \Rightarrow F(c) = \frac{F(1)}{2} = \frac{f(t)}{2} $$
不过我不确定这些结论能不能用来解决原问题,有没有大佬能给点提示或者完整的思路呀?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者DiaRar

