92
S. Różniczkowanie
Zauważmy, że nie wymagamy różniczkowalności funkcji / i gw punktach a i b. Dowód. Określmy
h(f) - U(b)-f(a)Mt)~ [g(b)-g(a)lf{t) (a < t < b).
Funkcja h jest ciągła w <a, V), różniczko walna w (a, bj i
Dla dowodu twierdzenia wystarczy sprawdzić, że h'(x) = 0 przy pewnym xe(a, b).
Jeśli h jest stała, to h'(x) = 0 przy dowolnym x e (a, b). Jeżeli h{t) > h(a) przy pewnym t e (o, 6), to niech x będzie punktem przedziału <a, b>, w którym h osiąga swoje maksimum (twierdzenie 4.16). Na podstawie (12), x s (a, b), i z twierdzenia 5.8 wynika, bs h\x) =* 0. Jeżeli h(t) -< h(a) przy pewnym t e (a,b), to możemy przeprowadzić analogiczne rozumowanie^ wziąwszy jako punkt x ten punkt przedziału (a, b), w którym h osiąga swoje minimum. \ Twierdzenie to jest często nazywane uogólnionym twierdzeniem o wartości średniej; podany niżej szczególny przypadek -tego twierdzenia jest nazywany twierdzeniem o wartości średniej.
5.10. TWIERDZENIE. Jeżeli / jest ęiąglą funkcją rzęczywiśtą na przedziale (a, V) i jest różnkzkowalna na przedziale (a, b), to istnieje punkt x e (a, b), w którym
m-f{a) = (b-a)f\x\
Dowód. Podstawmy g(x) — x w twierdzeniu 5.9.
5.11. TWIERDZENIE. Niechf będzie funkcją różniczkowalną na przedziale (a, b).
a) Jeżeli f'{x) > 0 dla wszystkich x e (a, b), tof rośnie monotonicznie.
b) Jeżeli f(x) — 0 dla wszystkich x e (a, b), tofjest funkcją stalą.
, c) Jeżelif(x) < 0 dla wszystkich x e (a, b), tof maleje monotonicznie.
Dowód. Prawdziwość powyższych stwierdzeń można wywnioskować z równości f(x2)-f(x1) m (x2-xt)f\x),
prawdziwej dla dowolnej pary liczb Xi,x2, należących do (a, b) przy pewnym x leżącym między xlla x2.
Widzieliśmy już (przykład 5.6 b)), że funkcja/ może mieć pochodną/' istniejącą wszędzie, lecz nieciągłą w pewnych punktach. Nie każda jednak funkcja może być pochodną. W szczególności, pochodne, które istnieją we wszystkich punktach przedziału, mają następu-