Bài toán:
Cho hàm số f(x) liên tục trên R. Biết rằng:
- f(1) = 5.
- f'(x) > 0 với mọi x thuộc R.
- ∫(từ 1 đến 3) f(x) dx = 12.
Yêu cầu:
Hãy chứng minh rằng tồn tại một số c thuộc khoảng (1, 3) sao cho f(c) = 4.
Gợi ý:
- Sử dụng định lý giá trị trung bình cho tích phân.
- Sử dụng tính chất của hàm số đơn điệu.

Vì f(x) liên tục trên R và f′(x) > 0 với mọi x nên f(x) là hàm số đồng biến trên R, đặc biệt trên đoạn [1,3]. Do f(1) = 5 nên với mọi x > 1 ta có f(x) > 5. Suy ra với mọi c thuộc (1,3) thì f(c) > 5, không thể có f(c) = 4.
Mặt khác, áp dụng định lý giá trị trung bình cho tích phân trên đoạn [1,3], tồn tại c0 thuộc (1,3) sao cho
∫ từ 1 đến 3 f(x) dx = f(c0)(3 − 1),
tức là 12 = 2f(c0) nên f(c0) = 6, điều này phù hợp với tính đồng biến của hàm số.
Do đó, không tồn tại c thuộc (1,3) sao cho f(c) = 4. Bài toán đã cho mâu thuẫn dữ kiện; rất có thể đề bị nhầm và giá trị đúng cần chứng minh là f(c) = 6 hoặc f(1) < 4.