El Vikipedio, la libera enciklopedio
Teoremo de Lagrange
Meznombra valora teoremo , konata ankaŭ kiel teoremo de Lagrange estas teoremo uzata en analitiko .
Estu
f
:
[
a
,
b
]
→
R
{\displaystyle f:[a,b]\rightarrow \mathbb {R} }
kontinua en
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]\quad }
kaj derivebla en
(
a
,
b
)
{\displaystyle (a,b)\quad }
; tiam
∃
c
∈
(
a
,
b
)
:
f
′
(
c
)
=
f
(
b
)
−
f
(
a
)
b
−
a
{\displaystyle \exists \ c\ \in (a,b)\ :f'(c)={\frac {f(b)-f(a)}{b-a}}}
Por la pruvo oni necesas funkcion, al kiu la teoremo de Rolle aplikeblas. Oni konstruu funkcion
h
(
x
)
{\displaystyle h(x)\quad }
tiel, ke en la intervalo
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]\quad }
estas kontinua, derivebla kaj
h
(
a
)
=
h
(
b
)
{\displaystyle h(a)=h(b)\quad }
:
h
(
x
)
=
f
(
x
)
+
k
x
{\displaystyle h(x)=f(x)+kx\quad }
, kie
k
{\displaystyle k\quad }
estas determinenda konstanta por ke la teoremo de Rolle estas valida:
h
(
a
)
=
f
(
a
)
+
k
a
{\displaystyle h(a)=f(a)+ka\quad }
kaj
h
(
b
)
=
f
(
b
)
+
k
b
{\displaystyle h(b)=f(b)+kb\quad }
. Ĉar
h
(
a
)
=
h
(
b
)
{\displaystyle h(a)=h(b)}
, tial
f
(
a
)
+
k
a
=
f
(
b
)
+
k
b
{\displaystyle f(a)+ka=f(b)+kb\quad }
. Do
k
=
−
f
(
b
)
−
f
(
a
)
b
−
a
{\displaystyle k=-{\frac {f(b)-f(a)}{b-a}}}
. La funkcio estas
h
(
x
)
=
f
(
x
)
+
−
f
(
b
)
−
f
(
a
)
b
−
a
k
x
{\displaystyle h(x)=f(x)+-{\frac {f(b)-f(a)}{b-a}}kx\quad }
. Oni apliku la teoremon de Rolle kaj derivu la funkcion:
h
′
(
x
)
=
f
′
(
x
)
−
f
(
b
)
−
f
(
a
)
b
−
a
{\displaystyle h'(x)=f'(x)-{\frac {f(b)-f(a)}{b-a}}}
. Se la funkcio estas kontinua, derivebla kaj
f
(
a
)
=
f
(
b
)
{\displaystyle f(a)=f(b)\quad }
, tiam
∃
c
∈
(
a
,
b
)
:
f
′
(
c
)
=
0
{\displaystyle \exists \ c\ \in (a,b)\ :f'(c)=0}
. Do ekzistus
c
∈
(
a
,
b
)
{\displaystyle c\in (a,b)}
tiel, ke
h
′
(
c
)
=
0
{\displaystyle h'(c)=0\quad }
, tiel ke
f
′
(
x
)
−
f
(
b
)
−
f
(
a
)
b
−
a
=
0
{\displaystyle f'(x)-{\frac {f(b)-f(a)}{b-a}}=0}
. La meznombra valora teoremo estas pruvata.