MathI

本文最后更新于 2026年11月3日 凌晨

Differentiable

“Local”

Formally: f(x)≤f(x0),x∈I∩(x0−δ,x0+δ)f(x)\le f(x_0), x\in I\cap(x_0-\delta,x_0+\delta), then we have a local maximum

Local的定义就是用 δ−ϵ\delta-\epsilon 定义的一段小区(邻域)间上的max\min。

考察的时候只用考虑x0x_0的去心邻域,因为由lim的性质,x0x_0永远不会被取到。

名词:extremum:max or min

local extremum 不是 critical point:not differentiable.

证明:极值点导数为0

从两面夹。假设极大值点为x0x_0,f Differentiable,有:

f(x0+h)≤f(x0)for∣h∣<δ f(x_0+h)\le f(x_0) \qquad \text{for} |h|<\delta

由导数的定义,我们有:

f′(x0)=lim⁡h→0f(x0+h)−f(x0)h f'(x_0)=\lim\limits_{h\to 0}\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h}

分别取h>0,h<0h>0,h<0,有:

lim⁡h→0f(x0+h)−f(x0)h≤0lim⁡h→0f(x0+h)−f(x0)h≥0 \lim\limits_{h\to 0}\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h} \le 0 \qquad \lim\limits_{h\to 0}\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h} \ge 0

同时存在,因此f′(x0)f'(x_0)只能取0。

Mean Value Theorems

都是在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)上可导。

Rolle’s theorem

分类讨论的力量。

在[a,b][a,b]上有ff定义,有f(a)=f(b)f(a)=f(b),则必有一点f′(c)=0,c∈[a,b]f'(c)=0, c\in [a,b]

考虑以下三种 xm,xMx_m, x_M 分布的情况。

a. xm∈(a,b)x_m\in (a,b),则这一点为cc
b. xM∈(a,b)x_M\in (a,b),则这一点为cc
c. 都不在,那[a,b][a,b]上ff只能为常值函数,自然成立

(Lagrange) Mean Value Theorem

构造 h(x)=f(x)−(f(b)−f(a)b−a)(x−a)h(x)=f(x)-\left(\frac{f(b)-f(a)}{b-a}\right)(x-a)

应用Rolle’s Theorem. 必有 h′(x)=0h'(x)=0,即 f′(x)=f(b)−f(a)b−af'(x)=\frac{f(b)-f(a)}{b-a}

Cauchy’s MVT

f,g在[a,b][a,b]连续可导
[f(b)−f(a)]g′(c)=[g(b)−g(a)]f′(c)[f(b)-f(a)]g'(c)=[g(b)-g(a)]f'(c)

Talyor’s Theorem

Peano余项

定性分析, lim⁡x→x0R(x)(x−x0)n=0\lim\limits_{x\to x_0}\frac{R(x)}{(x-x_0)^n}=0

Lagrange & Cauchy余项

定量分析工具:

Rn(x)=f(n+1)(ξ)(n+1)!(x−x0)n+1 and Rn(x)=f(n+1)n!(x−ξ)n⋅(x−x0) R_n(x)=\frac{f^{(n+1)}(\xi)}{(n+1)!}(x-x_0)^{n+1} \text{ and } R_n(x)=\frac{f^{(n+1)}}{n!}(x-\xi)^n\cdot(x-x_0)

where ξ\xi is between xx and x0x_0


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作者
Xizhou Chen
发布于
2026年1月9日
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