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洛爾定理證明

羅爾定理的證明過程主要基於費馬引理最值定理,具體步驟如下:

首先,根據羅爾定理的條件,函式在閉區間上連續,開區間內可導,且端點處的函式值相等。這些條件實際上暗含了費馬引理的部分條件。

接下來,我們需要證明在開區間內至少存在一點,使得該點的導數為零。這可以通過最值定理來實現。最值定理表明,在閉區間上的連續函式一定能夠取得一個最大值和一個最小值。

我們分兩種情況討論:

如果最大值等於最小值,那麼函式在這個區間內就是常數函式,常數函式的導數是恆等於零的,所以結論顯然成立。

如果最大值不等於最小值,那麼由於端點處的函式值相等,所以最值中至少有一個不是在端點處取得的。假設最大值M不在端點處取得,那麼存在一個內點c,使得f(c)=M。由於函式在開區間內可導,根據費馬引理,函式在c點的導數必須為零。

綜上所述,我們證明了羅爾定理的結論:在閉區間上連續、開區間內可導且端點處函式值相等的函式中,至少存在一個內點,使得該點的導數為零。