数学分析数项级数课后习题答案

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1、A—、不定积分部分1.设于(兀)具有可微的反函数厂⑴。设F(x)是/(x)的一个原函数。试证明J/-1(x)dx=xf~l(x)-F[厂(%)]+Co证在公式右端对x求导,我们有处厂⑴"[厂⑴]+c卜厂⑴+兀耳学-/[/-'⑴]生泸=厂(卄響U響L厂(“2.设/(x)定义在(d,b)上,aC~XT。*若/(x)在X=C处连续,试证明/(X)在(d“)上存在原函数。证作函数F(x)如F:片(兀),a

2、A,cc"XTC*据导函数的特征,即知尸(c)=/(c)。因ffijF(x)是/(兀)在(询上的原函数。3.试证明下列命题:(1)(函数方程)设土(兀)是(-°°,+00)上的可微函数,且满足/(x+y)=/(H+/b)+2®x,ye(―oo,+oo),则/(x)=x2+r(0)x;(2)设/(x)在岡上连续,在仏b)内可微,且/(a)=/(&)=0o则对V^x)eCM,冇兵(询,使得广(§)+0(§)/(§)=0。证⑴取兀=y=o可得y(0)=2/(0)

3、=>/(0)=0o将原式改写成为/(兀+刃-/(兀)y可得r(x)=limAf±lWW=lin?b)—/(°)+2"2x+广(0),'7ZyDy'7由此知fx)dx=J[2x+广(0)]必=/+厂(o).尢+C,即f(x)的一般表达式为/(x)=x2+/,(0)-x+C;(2)因为0(x)连续,所以存在原函数,记为①(x),则作F(x)=0叭/(兀)。依题设易知,F(x)eC[a.b]且在仏b)可微。又F⑷二F0)=O。由洛尔中值定理知,存在Jw(a,b),使得尸(§)=e咗)[厂(§)+0(。/(釦=0»厂(§)+飒厂/(§)=0。3.设.£(/)在(-

4、8,2)上可导,若有(“y),厂x+y]二于()')_于(兀)I2丿.y-x试证明/(x)=ax2+fex+c;证以x+y,x-y替换y,兀可得厂(X二[/(兀+)')一/0一〉')]'2y°在上式两端对x求导,我们有y[厂(兀+刃+/©-刃]一[/(尢+刃一/(尢一刃]=0‘再对y求导,我们冇厂(兀+刃+厂(兀一y)++y)-f->')]-[广(兀+$)+/©—y)~=o,由此可知厂(兀+刃=厂(兀_y),从而得到r(2x)=r(o)rw=r(o)o因此f(x)=ax1+/zr+c;5.设/(X)GCW((-oo,+oo))且不恒为零。若有辱/(尢)=()

5、,/(尢)/(y)=/("+),)(兀,)乍(-00,+00)),试证明(i)y(o)=i,/(x)是偶函数;0),贝ij/(x)/So)=+*:)=/(-兀)/(如)=>/(%)=/•(-%),即/⑴是偶函数。此外,由/(O)/(xo)=/(xo)=>/(O)=l;(“)记r=y/x2+y2,则在/(%)/(>')=/(r)中对y求导,可知.f(兀).厂(刃=•厂(厂”:。再对y求导知/(x)/"b)=r(r)«)2+F(r)•<,2因为<=斗,所以(取y=0)广⑴=厂(0)#⑴,治=厂(0)兀,•

6、O厂(0)疋由此即得f(x)=e~^0注意至IJ/⑴t0(卜

7、t+oo),我们有(‘°)=fv0(q>0),最后得/(x)=e~axl0二、定积分部分1・证明:若/在[d,b]上连续非负,且不恒为零,求证

8、f(x)dx>0•证设存在x0g使得/(xo)>O,il

9、连续函数的局部保号性得,存在/>0且f(xU(兀0;5)uG,方),对任意的XG[/(XO;5),有/(X)>厶3>0・ff(x)dx>=/(x0)-J>0.如果%()=a^b,使得/(x0)>0,则考虑x0的半邻域,证法类似.1.证明由积分确定的连续函数零点定理:设.f(x)在[⑦引上连续,若兀=

10、(),则3x0€(a,b),使得/(xo)=O.证用反证法.若对V兀(兀)工()川

11、连续函数的零点定理可知J®在[a,引上不变号•不妨设在[a,b]±f(x)>Of由定积分的性质可得[f(x)dx>0』匕与条件矛盾,于是,必3%og(a,b),使得f(xo)=O.2.证明积分中值定理的加强形式,即:设/(%)与讥兀)在[d,b]上连续,且g(x)在[a,b]上不变号,则一定非使得证因为/(%)与g(x)在[a,b]±连续,且g(兀)在[a,b]上不变号,不妨设在[a,b]±g(x)>0,由闭区间上连续函数的最大最小值定理,有加=min/(x),M=max/(x

12、)3s是xe[a.h]xe[aj>]吨

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