## 错题记录



### 题目 01
设 $ f(x) $ 在 $[a, b]$ 上连续，在 $(a, b)$ 内可导，$ f(a) = 0 $，$ a > 0 $，证明：存在 $ \xi \in (a, b) $，使得  
$$
f(\xi) = \frac{b - \xi}{a} f'(\xi).
$$


### 错误原因
对辅助函数构造不熟悉，未能想到构造 $F(x) = f(x)(b - x)^a$ 来应用罗尔定理


### 正确答案
存在 $\xi \in (a, b)$，使得 $f(\xi) = \frac{b - \xi}{a} f'(\xi)$。

**积分法构造辅助函数**：

将待证结论写成一般形式：
$$a \cdot f(x) = (b - x) \cdot f'(x)$$

变形为：
$$f'(x) = \frac{a}{b-x} \cdot f(x)$$

这是一阶齐次线性微分方程 $f'(x) + P(x)f(x) = 0$，其中 $P(x) = -\frac{a}{b-x}$。

积分因子：
$$\mu(x) = e^{\int P(x)dx} = e^{\int -\frac{a}{b-x}dx} = e^{a \ln|b-x|} = (b-x)^a$$

通解为：
$$f(x) \cdot (b-x)^a = C$$

因此构造辅助函数：$F(x) = f(x)(b-x)^a$

构造辅助函数 $F(x) = f(x)(b - x)^a$，其中 $a > 0$。  
由题意，$F(a) = f(a)(b - a)^a = 0$，且 $F(b) = f(b)(b - b)^a = 0$。  
根据罗尔定理，存在 $\xi \in (a, b)$，使得 $F'(\xi) = 0$。  
计算 $F'(x)$：  
$$
F'(x) = f'(x)(b - x)^a - a f(x)(b - x)^{a-1}
$$  
令 $F'(\xi) = 0$，得：  
$$
f'(\xi)(b - \xi)^a = a f(\xi)(b - \xi)^{a-1}
$$  
由于 $b - \xi > 0$，两边除以 $(b - \xi)^{a-1}$，得：  
$$
f'(\xi)(b - \xi) = a f(\xi)
$$  
即：  
$$
f(\xi) = \frac{b - \xi}{a} f'(\xi)
$$  

**结论**：存在 $\xi \in (a, b)$，满足 $f(\xi) = \frac{b - \xi}{a} f'(\xi)$。


### 知识点
- 罗尔定理的应用
- 辅助函数的构造技巧（积分因子法）
- 一阶齐次线性微分方程
- 求导法则的应用