釋義
零值定理為介值定理的推論。又名零點定理。其內容為:設函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)與 f(b)異號(即f(a)× f(b)<0),那么在開區間(a,b)內至少有函式f(x)的一個零點,即至少有一點ξ(a<ξ<b)使f(ξ)=0。
幾何意義
在[a,b]上連續的曲線,如果f(a)*f(b)<0,則此函式與X軸y=0在[a,b]內至少相交於一點。
證明過程
不妨設f(a)<0,f(b)>0。令E={x|f(x)<0,x∈[a,b]}
由f(a)<0知E≠Φ,且b為E的一個上界,於是根據確界存在原理,存在ξ=supE∈[a,b]。
下證f(ξ)=0(注意到f(a)≠0,f(b)≠0,故此時必有ξ∈(a,b))。
事實上,
(i)若f(ξ)<0,則ξ∈[a,b)。由函式連續的局部保號性知存在δ>0,對x1∈(ξ,ξ+δ):f(x)<0→存在x1∈E:x1>supE,這與supE為E的上界矛盾;
(ii)若f(ξ)>0,則ξ∈(a,b]。仍由函式連續的局部保號性知存在δ>0,對x1∈(ξ-δ,ξ):f(x)>0→存在x1為E的一個上界,且x1<ξ這又與supE為E的最小上界矛盾。
綜合(i)(ii),即推得f(ξ)=0。
我們還可以利用閉區間套定理來證明零點定理。