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试证方程x+sinx-a-b至少有一个不超过(a+b+1)的正根,其中a,b均大于0的常数

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解决时间 2021-02-22 13:22
  • 提问者网友:人生佛魔见
  • 2021-02-21 16:06
试证方程x+sinx-a-b至少有一个不超过(a+b+1)的正根,其中a,b均大于0的常数
最佳答案
  • 五星知识达人网友:上分大魔王
  • 2021-02-21 16:53
应用介值定理.如果一个连续的函数f(x),[a,b]在这个函数的定义域内连续,并且f(a)与f(b)异号,那么存在c∈[a,b]使得f(c)=0也就是c是方程f(x)=0的根
设f(x)=asinx+b-x,f(x)在闭区间[0,a+b]上连续,f(0)=b>0,f(a+b)=asin(a+b)+b-(a+b)≤a+b-(a+b)=0
分两种情况,当sin(a+b)=1时,f(a+b)=0,方程有一个正根x=a+b符合要求
sin(a+b)<1时,f(a+b)<0,符合介值定理条件,那么存在c∈[a,b]使得f(c)=0也就是c是方程f(x)=0的根
综合以上两个条件可知,方程至少有一个正根且不超过a+b

证:令 f(x)=x-asinx-b,则函数f(x)在闭区间[0,a+b]上连续 且 f(0) = -b<0,f(a+b) = a(1 - sinx)≥0 当f(a+b) = 0 ,易得 x = a+b; 当f(a+b)>0 ,由根的存在定理,至少存在一点ζ∈(0,a+b),使得 f(ζ) = 0 所以方程x=asinx+b(a>0,b>0)至少有一个正根,并且它不超过a+b
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