calculus

평균값 정리

평균값 정리는 [a,b] 위의 매끄러운 함수에 대해, f′(c) 가 평균 변화율 (f(b)−f(a))/(b−a) 와 같아지는 점 c 가 존재함을 말한다.

**평균값 정리(MVT)**는 미적분의 기초적인 결과이다. ff[a,b][a, b] 에서 연속이고 (a,b)(a, b) 에서 미분 가능하면, 다음을 만족하는 점 c(a,b)c \in (a, b) 가 적어도 하나 존재한다.

f(c)=f(b)f(a)ba.f'(c) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a}.

기하학적으로: cc 에서의 접선은 (a,f(a))(a, f(a))(b,f(b))(b, f(b)) 를 지나는 할선과 평행하다.

직관(운전 비유): 1시간에 60마일을 가면 평균 속도는 시속 60마일이다. MVT 는 어떤 순간에 순간 속도가 정확히 시속 60마일이었음을 보장한다.

MVT 는 다음을 떠받치는 원동력이다:

  • 증가/감소 판정(f>0    f' > 0 \implies 증가).
  • 미적분학의 기본정리 증명.
  • 수치 방법에서의 오차 한계(나머지항을 가진 테일러 정리).
  • 미분방정식의 유일성 정리.

특수한 경우(f(a)=f(b)f(a) = f(b))가 롤의 정리이다: f(c)=0f'(c) = 0cc 가 존재한다.