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  • 1 # rubik

    這個問題具有直觀的幾何意義,畫個圖就能感覺出,答案是肯定的,即:

    一個在閉區間上連續,開區間上可導,沒有駐點的函式一定在該閉區間上單調。數學結論如下:

    令連續函式f(x)定義在閉區間[a,b]上,f"(x)在(a,b)上存在且不等於0,則f(x)單調。

    證明: 首先根據羅爾(Rolle)中值定理:

    而題設:在(a,b)上

    所以

    同理,

    下面我們用反證法說明

    如果有情形:

    不失一般性,如果是情形1,則(*)

    根據連續函式的介值性定理

    所以,由(*)式得到

    矛盾。同理,第二種情形也是不可能的。

    所以,f嚴格單調。證畢。

    如反過來,結論是否成立:

    閉區間上的單調函式,有什麼樣的可導性質?

    首先,有結論:單調函式是幾乎處處可微的。即著名的 Lebesgue定理:

    若f(x)是定義在[a,b]上的單調上升函式,則f的不可微點集是零測集,且

    單調函式,在數學裡有著重要的作用。

    比如,關於反函式的連續性,高數里學過定理:

    在實變函式中,勒貝格(Lebesgue)積分理論裡,可積函式的不定積分實際上是兩個單調上升函式的差,實際上術語叫“有界變差函式”。而在有界變差函式類的真子集:“絕對連續函式類”裡,數學家們推廣了 Riemann積分理論裡的 Newton-Leibniz 公式,即微積分基本定理,揭示了微分和積分的互逆關係。

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