题目
证明方程x=asinx+b,其中a>0,b>0,至少有一个正根,并且它不超过a+b.
证明方程x=asinx+b,其中a>0,b>0,至少有一个正根,并且它不超过a+b.
题目解答
答案
令f(x)=x-asinx-b,显见f(x)在[0,a+b]上连续,且因为 f(0)=-b<0,f(a+b)=a[1-sin(a+b)]≥0 若f(a+b)=0,则a+b就是题设方程的一个正根,结论是成立的;若f(a+b)>0,则由零点定理,至少存在一点ξ∈(0,a+b),使得f(ξ)=0,结论得证.
解析
步骤 1:定义函数
定义函数f(x)=x-asinx-b,其中a>0,b>0。这个函数在[0,a+b]上是连续的。
步骤 2:计算f(0)
计算f(0)=-b<0,因为b>0。
步骤 3:计算f(a+b)
计算f(a+b)=a[1-sin(a+b)]。因为sin(a+b)的值域在[-1,1]之间,所以1-sin(a+b)的值域在[0,2]之间,因此f(a+b)≥0。
步骤 4:应用零点定理
如果f(a+b)=0,则a+b就是方程x=asinx+b的一个正根。如果f(a+b)>0,则根据零点定理,至少存在一点ξ∈(0,a+b),使得f(ξ)=0,即ξ是方程x=asinx+b的一个正根。
定义函数f(x)=x-asinx-b,其中a>0,b>0。这个函数在[0,a+b]上是连续的。
步骤 2:计算f(0)
计算f(0)=-b<0,因为b>0。
步骤 3:计算f(a+b)
计算f(a+b)=a[1-sin(a+b)]。因为sin(a+b)的值域在[-1,1]之间,所以1-sin(a+b)的值域在[0,2]之间,因此f(a+b)≥0。
步骤 4:应用零点定理
如果f(a+b)=0,则a+b就是方程x=asinx+b的一个正根。如果f(a+b)>0,则根据零点定理,至少存在一点ξ∈(0,a+b),使得f(ξ)=0,即ξ是方程x=asinx+b的一个正根。