從三個(gè)中值定理理解科學(xué)創(chuàng)新的思路與方法

從羅爾定理的發(fā)現(xiàn)可以看出,這個(gè)定理其實(shí)很簡(jiǎn)單,就是當(dāng)有一段弧線(xiàn)其起點(diǎn)和終點(diǎn)完全相等的時(shí)候,那么,這段弧線(xiàn)的中間,一定存在一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)的切線(xiàn)和X軸平行,也和直線(xiàn)
AB平行。我們知道,導(dǎo)數(shù)等于0的點(diǎn),其實(shí)就是極值點(diǎn)。由于AB兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)相等,所以這段弧線(xiàn)如果有向上增加的過(guò)程,就必然有下降的過(guò)程,也就是必然存在至少一個(gè)這樣的極值點(diǎn)。



從上面拉格朗日中值定理的推導(dǎo)過(guò)程可以看出,與羅爾定理的差別僅僅在于改變了弦線(xiàn)AB的方向,從而證明的問(wèn)題也變成了在弧線(xiàn)上查找一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)的切線(xiàn)方向還是和AB平行。


從上面的證明過(guò)程可以看出,拉格朗日定理還是套用了羅爾定理的條件,即兩個(gè)端點(diǎn)的函數(shù)值相等。為了達(dá)到這個(gè)目的,拉格朗日構(gòu)造了一個(gè)在端點(diǎn)處自己減自己的函數(shù),因?yàn)锳,B兩點(diǎn)同時(shí)既屬于f(x),又屬于直線(xiàn)AB,從而保證了這個(gè)輔助函數(shù)在兩個(gè)端點(diǎn)處滿(mǎn)足羅爾定理的條件,兩者函數(shù)值相等并且都等于0。



柯西中值定理則是在拉格朗日的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步將這種情況拓展到了參數(shù)方程。
從羅爾中值定理到拉格朗日和柯西,我們可以清晰地看到科學(xué)創(chuàng)新的軌跡:
1:后者和前者一樣,都是證明曲線(xiàn)上存在某個(gè)點(diǎn)和弦AB平行;
2:后者創(chuàng)造條件也要滿(mǎn)足羅爾定理的端點(diǎn)條件。
所以后者是在前者的基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際情況的需要,通過(guò)改變前人已有成果的應(yīng)用條件和領(lǐng)域,從而得出一個(gè)有意義的創(chuàng)新成果。