Sono una stundentessa all’ultimo anno del liceo scientifico e vorrei alcuni chiarimenti sulla dimostrazione del teroema di Lagrange dal momento che non ho assolutamente capito da dove “tiriamo fuori” la famosa funzione d’appoggio o se esiste un’altra dimostrazione.

Risposta: Io non so cosa si intende con “funzione d’appoggio”,
comunque ti descrivo una dimostrazione del teorema di Lagrange. Prima
di tutto però cito il teorema di Rolle.

Teorema (Rolle) Sia un intervallo
limitato e una funzione
derivabile con derivata continua. Se , allora esiste
un punto tale che .

Questo teorema afferma che se si ha una funzione
continua e derivabile
(continua = senza salti, derivabile =senza spigoli), allora deve esistere
un punto interno all’intervallo
tale che la
sua tangente è orizzontale. Per farti un’idea basta che guardi la figura
riportata sotto.

La generalizzazionefatta da Lagrange nasce dall’osservare che avere
un punto con derivata nulla all’interno dell’intervallo è conseguenza
del fatto che la funzione ha la stessa altezza nei punti estremi e quindi
ci si ritrova con un punto in cui la tangente è parallela alla congiungente
dei due punti estremi. Se il valore della funzione in quei punti non
è più uguale, invece di avere un punto in cui la tangente è orizzontale
si avrà un punto in cui la tangente è parallela alla congiungente dei
due punti estremi ossia un punto in cui la derivata vale


Teorema (Lagrange) Sia un intervallo
limitato e una funzione
derivabile con derivata continua. Allora esiste un punto tale che

.

Dimostrazione

L’idea è di usare il teorema di Rolle:definisco quindi una funzione
, fatta in modo
che sottratta alla mi dia una funzione
con estremi
alla stessa altezza, non faccio altro che raddrizzare la (vedere le due
figure sopra).Come prendo la retta
che congiunge i due punti della funzione agli estremi dell’intervallo

e di conseguenza

.

Risulta immediato verificare che e quindi posso
applicare il teorema di Rolle alla funzione e ottengo che
esiste un punto tale che , ma essendo

trovo che per la relazione
precedente diventa

da cui si ottiene la tesi

.

c.v.d.