Mittelwertsatz
55
folgt wegen der Stetigkeit
lim sin. n) = f(S)t lim KÜ = /XO-
Da K zwischen /■(*]„) und /■(£„) eingeschlossen ist, müßte nach § 5,
Nr. 6 und 7,
sein. Es gibt also keinen ausgelassenen Zwischeuwert.
Jetzt kommen wir zu einem grundlegenden Satze, den man als das
Theorem von Rolle bezeichnet.
f\x) sei weder bei a noch bei b unstetig und habe zwischen
a und b überall eine Ableitung. Ist dann f(a) = f(b)) = 0,
so gibt es zwischen a und b eine Stelle, wo die Ableitung
verschwindet, d. h. zwischen zwei Nullstellen der Funktion liegt eine
Nullstelle der Ableitung.
Da aus der Existenz der Ableitung die Stetigkeit folgt (vgl. S. 37),
so ist f(x) auch zwischen a und b überall stetig und erfüllt also die
Voraussetzung unseres Hilfssatzes. Es gibt daher einen größten Wert
/'(|) und einen kleinsten Wert /■(£).
Sind £ und £ mit a oder b identisch, so bedeutet dies, daß sowohl
der größte als auch der kleinste Funktionswert gleich Null ist. Dann
ist aber die Funktion f(x) in dem ganzen Intervall (a, b) gleich Null
und hat an jeder Stelle x zwischen a und b die Ableitung Null.
Liegt dieser triviale Fall nicht vor, so befindet sich wenigstens eine
der beiden Stellen £, £ zwischen a und b. Ist nun j. 53. a < £ < b,
so ist von den beiden Differenzenquotienten
der erste nicht positiv, der zweite nicht negativ. Da nämlich f(£) von
keinem Funktionswert übertroffen wird, so hat man
m + *) - fit) < 0, fit - h) - f(t) < 0,
und der Nenner ist bei u positiv, bei v negativ.
Läßt man nun h durch positive Werte nach Null konvergieren, so
wird
lim u = f'{£) und lim v ----- fit).
Wegen u<L0 muß dann und wegen v ^ 0 muß
sein. Also folgt f(£) = 0. _ , _
Ebenso zeigt man im Falle a<$<b, daß /■'(!) ---- 0 sein muß.
Immer gibt es also zwischen n und deine Stelle, wo/''(w) verschwindet.