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零值定理

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零值定理為介值定理的推論.又名零點定理.其內容為:設函數f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)與 f(b)異號(即f(a)× f(b)<0),那麼在開區間(a,b)內至少有函數f(x)的一個零點,即至少有一點ξ(a<ξ
中文名
零值定理
外文名
Zero theorem
別    名
零點定理
類    別
介值定理的推論
證    明
閉區間套定理等
學    科
數學

零值定理釋義

零值定理為介值定理的推論.又名零點定理或勘根定理.其內容為:設函數f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)與 f(b)異號(即f(a)× f(b)<0),那麼在開區間(a,b)內至少有函數f(x)的一個零點,即至少有一點ξ(a<ξ<b)使f(ξ)=0. [1] 

零值定理幾何意義

在[a,b]上連續的曲線,如果f(a)*f(b)<0,則此函數與X軸在[a,b]內至少相交於一點. [2] 

零值定理證明過程

不妨設f(a)<0,f(b)>0.令E={x|f(x)<0,x∈[a,b]}
由f(a)<0知E≠Φ,且b為E的一個上界,於是根據確界存在原理,存在ξ=supE∈[a,b].
下證f(ξ)=0(注意到f(a)≠0,f(b)≠0,故此時必有ξ∈(a,b)).
事實上,
(i)若f(ξ)<0,則ξ∈[a,b).由函數連續的局部保號性知存在δ>0,對x1∈(ξ,ξ+δ):f(x)<0→存在x1∈E:x1>supE,這與supE為E的上界矛盾;
(ii)若f(ξ)>0,則ξ∈(a,b].仍由函數連續的局部保號性知存在δ>0,對x1∈(ξ-δ,ξ):f(x)>0→存在x1為E的一個上界,且x1<ξ這又與supE為E的最小上界矛盾.
綜合(i)(ii),即推得f(ξ)=0.
我們還可以利用閉區間套定理來證明零點定理. [2] 

零值定理定理應用

該定理廣泛應用在二次函數根的分佈習題中.
參考資料
  • 1.    餘小飛.利用零點定理證明方程在區間內實根存在性問題分析研究[J].文理導航(中旬),2017(10):4.
  • 2.    鄒琪.函數零點定理的應用及解題誤區:《小作家選刊:教學交流》,2015