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问题: 一个定积分证明

设函数 f(x) 在[0,派]上连续,且f(x)cosx 与f(x)sinx在[0,派]上的定积分式相等,且都等于0,则证明在(0,派)内至少存在两个不同的点a,b,使f(a)=f(b)=0

解答:

1.
若f(x)在(0,π)上同号,则sinxf(x)在(0,π)上同号且连续,
所以∫{0→π}sinxf(x)dx≠0,矛盾.
因此在(0,π)上有a使,f(a)=0.

2.
反证法:假设在(0,π)上只有一点a,f(a)=0,
则可设:在(0,a)上,f(x)>0,
在(a,π)上,f(x)<0.
由于
∫{0→π}cos(x+π/2-a)f(x)dx=
=cos(π/2-a)∫{0→π}cosxf(x)dx-
-sin(π/2-a)∫{0→π}sinxf(x)dx=0

但是在(0,a)上,cos(x+π/2-a)f(x)>0,
在(a,π)上,cos(x+π/2-a)f(x)>0.
cos(x+π/2-a)f(x)在(0,π)上连续,
因此∫{0→π}cos(x+π/2-a)f(x)dx>0,
矛盾,所以在(0,π)内至少存在两个不同的点a,b,
使f(a)=f(b)=0.