11.14
介值定理是微积分中适用于连续函数的一个基本原理。
该定理指出,当一个函数 f 在闭区间 [a, b] 上连续,且 N 是介于 f(a) 与 f(b) 之间的任意取值时,则在开区间 (a, b) 内必然存在一点 c,使得 f(c) = N。
从几何上看,该定理意味着连接两点 A 和 B 的连续曲线将与这两点函数值之间的每一条水平线相交。
介值定理的一个实际应用是寻找函数在某个区间内等于零的位置。如果函数在区间端点处的取值符号相反,则函数必定在该区间内穿过零点。通过不断缩小区间范围,可借此近似求解方程的根。
例如,考虑过山车的运行轨迹,该轨迹相对于某一参考水平面,可用一个区间上的三次多项式来建模。
如果一个函数在某一点的取值为负,在另一点的取值为正,且该函数是连续的,则该定理保证其在某一点处等于零。
这意味着过山车将在该时间区间内至少一次穿过参考水平面。