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有界二阶导数约束二元函数取值的证明问题求助

有界二阶导数约束二元函数取值的证明问题求助

我已经被这个问题困扰好几天了:

给定二元函数 $f:\mathbb{R}^2\rightarrow \mathbb{R}$,定义为:
$$f(x,y)=xg(y)-yg(x)$$
其中一元函数 $g:\mathbb{R}\rightarrow \mathbb{R}$ 满足以下条件:

  • $g\in C^2$(二阶连续可导
  • $g(0)=0$
  • 对所有 $x\in\mathbb{R}$,有 $|g''(x)|\leq C$($C$ 为常数)

需要证明:当 $(x,y)\in [0,1]\times[0,1]$ 时,$|f(x,y)|\leq C$。

我完全搞不懂二阶导数有界怎么能约束这个函数的取值范围。

看到 $f(x,y)=xg(y)-yg(x)$ 这个形式,我第一反应是想到格林公式,试了一下:
$$\iint_{[0,1]\times[0,1]}xg(y)-yg(x)dxdy=\int_\partial \frac{x2}{2}g(y)dy+\frac{y2}{2}g(x)dx$$
但好像这并没有帮我联系到二阶导数的条件。

我还尝试用带拉格朗日余项的泰勒展开,但展开的时候会出现 $g$ 的一阶导数,可题目里根本没给一阶导数的信息,这让我卡在这里了。

真心求各位大佬帮忙指点一下!

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Arthur

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