Nehmen wir an, dass
f
{\displaystyle {}f}
nicht die Nullfunktion ist. Dann gibt es einen Punkt
c
∈
[
a
,
b
]
{\displaystyle {}c\in [a,b]}
mit
f
(
c
)
≠
0
{\displaystyle {}f(c)\neq 0}
.
Sagen wir
f
(
c
)
>
0
{\displaystyle {}f(c)>0}
.
Da
f
{\displaystyle {}f}
stetig ist, gibt es ein Teilintervall
J
=
[
d
,
e
]
⊆
[
a
,
b
]
{\displaystyle {}J=[d,e]\subseteq [a,b]}
mit
f
(
x
)
≥
f
(
c
)
2
{\displaystyle {}f(x)\geq {\frac {f(c)}{2}}}
für alle
x
∈
J
{\displaystyle {}x\in J}
. Die Funktion
g
{\displaystyle {}g}
sei außerhalb von
J
{\displaystyle {}J}
die Nullfunktion und auf
J
{\displaystyle {}J}
durch
g
(
x
)
=
−
(
x
−
d
)
(
x
−
e
)
{\displaystyle {}g(x)=-(x-d)(x-e)\,}
definiert. Die Funktion
g
{\displaystyle {}g}
ist stetig auf
[
a
,
b
]
{\displaystyle {}[a,b]}
und im Innern von
[
d
,
e
]
{\displaystyle {}[d,e]}
positiv. Daher gibt es ein weiteres Teilintervall
J
′
=
[
s
,
t
]
⊆
J
{\displaystyle {}J'=[s,t]\subseteq J}
derart, dass
g
(
x
)
≥
g
(
c
+
d
2
)
2
{\displaystyle {}g(x)\geq {\frac {g({\frac {c+d}{2}})}{2}}}
für alle
x
∈
J
′
{\displaystyle {}x\in J'}
ist. Daher ist
∫
a
b
f
(
x
)
g
(
x
)
d
x
=
∫
c
d
f
(
x
)
g
(
x
)
d
x
≥
∫
s
t
f
(
x
)
g
(
x
)
d
x
≥
(
t
−
s
)
f
(
c
)
2
g
(
c
+
d
2
)
2
>
0
{\displaystyle {}{\begin{aligned}\int _{a}^{b}f(x)g(x)dx&=\int _{c}^{d}f(x)g(x)dx\\&\geq \int _{s}^{t}f(x)g(x)dx\\&\geq (t-s){\frac {f(c)}{2}}{\frac {g({\frac {c+d}{2}})}{2}}\\&>0\end{aligned}}}
im Widerspruch zur Voraussetzung.
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