拉格朗日中值定理是极限的一种重要的确定方法,这个定理源于拉格朗日的证明理论。它的基本思想是:将一个定积分中函数分解为一些若干小的定积分,每一个小的定积分都有一个临界值,如果这些临界值在极限过程中都保持不变,则定积分的极限就是各个临界值的和乘以积分间隔的乘积。
拉格朗日中值定理的推导如下:假设函数f(x)在[a,b]上连续,函数两端(a,b)点值也连续,且f(x)在[a,b]上有偏导数,如果Δx 为任意增量,x+Δx 为x的任意点,那么f(x+Δx)的值可以近似为f(x)加上f(x)的一阶微分乘以Δx。
有限区间[a,b]上函数f(x)的积分定义为:
设Δx=(b-a)/n 则积分可以表述为下式:
f(a+nΔx)/nΔx≤f(x1)
f(x1)/Δx≤f(x2)
?
f(xn-1)/Δf(xn)≤f(b)
由此得出拉格朗日中值定理:当n很大时,极限
limn→∞[f(a+nΔx)/nΔx + ...+f(b)] = ∫ba f(x)dx
具体的求极限例题的使用方法为:将被极限的积分拆分为 n 个小的积分,计算此时每个积分段的函数值,将这 n 个函数取极限,再对函数值所乘的每个 Δx 的乘积取极限,两个极限乘积,即可获得积分的极限值。
举个例子来讲解这个方法,求极限 ∫1x2ex/3dx。
可将积分拆分为 n 个小的积分,然后计算每个小积分的积分值。
设第 k 个积分为 f(x1),则根据上式计算其值:
f(x1)= (eX1/3 - eX0/3)?Δx
取极限过程如下:
当 n 值很大时,eX1/3 与 eX0/3 趋近相等,对于 eX1/3 与 eX0/3 的极限取值为 e∞/3,
当 n 很大时,Δx 趋近于 0,对于Δx 的极限值取值为 0。
取极限之后,可以计算出 ∫1x2ex/3dx 的极限值为 e∞/3?0= 0。