设函数 y = f(x) 在 x = x_0 处的导数 f'(x_0) = 3,则 lim_(Delta x to 0) (f(x_0 + 5Delta x) - f(x_0))/(Delta x) = ( )。A. 3B. (3)/(5)C. 15D. (5)/(3)
A. 3
B. $\frac{3}{5}$
C. 15
D. $\frac{5}{3}$
题目解答
答案
解析
本题考查导数的定义,解题的关键在于利用导数的定义将所给极限式子进行变形,从而与已知的导数$f^\prime(x_0)$建立联系。
根据导数的定义,函数$y = f(x)$在$x = x_0$处的导数$f^\prime(x_0)$为:$f^\prime(x_0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}$。
对于$\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}$,为了将其变形为与导数定义形式一致的式子,我们可以对原式进行如下处理:
给分子分母同时乘以$5$,则$\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \left[5\times\frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{5\Delta x}\right]$。
根据极限的运算法则$\lim\limits_{\Delta x \to 0}[c\cdot g(\Delta x)] = c\cdot\lim\limits_{\Delta x \to 0}g(\Delta x)$(其中$c$为常数),可得$\lim\limits_{\Delta x \to 0} \left[5\times\frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{5\Delta x}\right]=5\times\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{5\Delta x}$。
令$t = 5\Delta x$,当$\Delta x \to 0$时,$t \to 0$,那么$\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{5\Delta x}=\lim\limits_{t \to 0} \frac{f(x_0 + t) - f(x_0)}{t}$。
由导数的定义可知$\lim\limits_{t \to 0} \frac{f(x_0 + t) - f(x_0)}{t}=f^\prime(x_0)$。
已知$f^\prime(x_0) = 3$,所以$5\times\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 5\Delta x) - f(x_0)}{5\Delta x}=5\times f^\prime(x_0)=5\times3 = 15$。