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设函数在区间上具有二阶导数,且,。证明:
  1. (1) 方程在区间内至少存在一个实根;
  2. (2) 方程在区间内至少存在两个不同实根。

答案

第 1 问

证明见解析

第 2 问

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第 1 问

(1)记题设的有限极限为 。由于 在 右连续,。
(2)由极限的保号性,存在 ,使 时 。取 ,因 ,有 。
(3) 在 连续,且 。由零点定理,存在 ,使 ,故至少有一个实根。

第 2 问

(1)沿用前问得到的 ,其中 。对 在 上使用罗尔定理,存在 ,使 。
(2)注意 ,令 。二阶可导保证 连续且在区间内部可导。由前述零点,有 ,且 。
(3)分别对 在 、 使用罗尔定理,得到 、,满足 。也就是

两点分处互不相交的开区间,所以不同,且都在 内。所证方程至少有两个不同实根。