利用麦克劳林多项式求解微积分证明题:存在c∈(-1,1)使得f'''(c)≥3
我最近遇到这么一道微积分证明题,有点摸不着头绪:
已知函数 $f:\mathbb{R}\longrightarrow\mathbb{R}$ 三阶可导,且满足 $f'(0)=0, f(1)=1, f(-1)=f(0)=0$,证明存在某个点 $c\in(-1,1)$,使得 $f'''(c)\geq3$。
这道题是泰勒级数相关的作业题,所以我猜测解法肯定要用到泰勒展开。我自己尝试了一下,过程是这样的:
因为题目给出了 $f'(0)$ 的信息,所以我选择在 $x=0$ 处做三阶麦克劳林展开(也就是泰勒展开),根据泰勒定理,展开式为:
$$f(x)=f(0)+\frac{f'(0)}{1!}x+\frac{f''(0)}{2!}x2+\frac{f'''(c)}{3!}x3=\frac{f''(0)}{2!}x2+\frac{f'''(c)}{3!}x3$$
这里的 $c$ 是泰勒定理中对应的中间点。接下来我把 $x=1$ 代入展开式,得到:
$$1=f(1)=\frac{f''(0)}{2!}+\frac{f'''(c_1)}{3!}$$
其中存在 $c_1\in(0,1)$ 满足这个等式。再把 $x=-1$ 代入展开式,得到:
$$0=f(-1)=\frac{f''(0)}{2!}-\frac{f'''(c_2)}{3!}$$
其中存在 $c_2\in(-1,0)$ 满足这个等式。把这两个等式相加,推导得到:
$$3!=f'''(c_1)+f'''(c_2)$$
不过到这一步我就卡住了,不知道接下来该怎么推导,也不确定自己的思路是不是正确的。有没有大佬能给点提示或者帮助呀?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者natitati

