Теорема Ролля

Теорема Ро́лля (теорема о нуле производной) утверждает, что

Если вещественная функция, непрерывная на отрезке [a;b]{displaystyle [a;b]} и дифференцируемая на интервале (a;b){displaystyle (a;b)}, принимает на концах отрезка [a,b]{displaystyle [a,b]} одинаковые значения, то на интервале (a;b){displaystyle (a;b)} найдётся хотя бы одна точка, в которой производная функции равна нулю.Шаблон:/рамка

Содержание

Доказательство

Если функция на отрезке постоянна, то утверждение очевидно, поскольку производная функции равна нулю в любой точке интервала.

Если же нет, поскольку значения функции в граничных точках сегмента равны, то согласно теореме Вейерштрасса, она принимает своё наибольшее или наименьшее значение в некоторой точке интервала, то есть имеет в этой точке локальный экстремум, и по Лемме Ферма, в этой точке производная равна 0.

Геометрический смысл теоремы Ролля.

Геометрический смысл

Теорема утверждает, что если ординаты обоих концов гладкой кривой равны, то на кривой найдется точка, в которой касательная к кривой параллельна оси абсцисс.

Следствие

Если дифференцируемая функция обращается в ноль в n{displaystyle n}n различных точках, то ее производная обращается в ноль по крайней мере в n−1{displaystyle n-1} различных точках[1], причем эти нули производной лежат в выпуклой оболочке нулей исходной функции. Это следствие легко проверяется для случая действительных корней, однако имеет место и в комплексном случае.

Ещё одно следствие

Дифференцируемая функция на отрезке между двумя своими точками имеет касательную, параллельную секущей/хорде, проведённой через эти две точки.

См. также

Примечания

  1. Бахвалов Н. С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. — Численные методы, стр.43

Литература

Фихтенгольц Г. М. Основы математического анализа. — М.: «Наука», 1962. — Т. 1. — С. 225. — 607 с.