题目
函数 f(x) = |x - 2| 在点 x = 2 处的导数为()A. 1B. -1C. 0D. 不存在
函数 $f(x) = |x - 2|$ 在点 $x = 2$ 处的导数为()
A. 1
B. -1
C. 0
D. 不存在
题目解答
答案
D. 不存在
解析
本题考查函数在某点处导数的定义,解题思路是根据导数的定义分别计算函数在$x = 2$处的左导数和右导数,若左导数和右导数相等,则函数在该点处可导,导数存在;若不相等,则函数在该点处不可导,导数不存在。
根据导数的定义,函数$y = f(x)$在点$x_0$处的导数$f^\prime(x_0)$为:$f^\prime(x_0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}$。
- 步骤一:计算函数$f(x) = |x - 2|$在$x = 2$处的左导数$f_{-}^\prime(2)$
左导数是指$\Delta x\to 0^-$时的导数,即$f_{-}^\prime(2)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{f(2 + \Delta x) - f(2)}{\Delta x}$。
已知$f(x) = |x - 2|$,则$f(2)=|2 - 2| = 0$,$f(2 + \Delta x)=|2 + \Delta x - 2| = |\Delta x|$。
因为$\Delta x\to 0^-$,所以$\Delta x\lt 0$,则$|\Delta x| = -\Delta x$。
将$f(2)=0$和$f(2 + \Delta x)= -\Delta x$代入左导数公式可得:
$f_{-}^\prime(2)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{-\Delta x - 0}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} (-1)= -1$。 - 步骤二:计算函数$f(x) = |x - 2|$在$x = 2$处的右导数$f_{+}^\prime(2)$
右导数是指$\Delta x\to 0^+$时的导数,即$f_{+}^\prime(2)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{f(2 + \Delta x) - f(2)}{\Delta x}$。
同样$f(2)=0$,$f(2 + \Delta x)=|2 + \Delta x - 2| = |\Delta x|$。
因为$\Delta x\to 0^+$,所以$\Delta x\gt 0$,则$|\Delta x| = \Delta x$。
将$f(2)=0$和$f(2 + \Delta x)= \Delta x$代入右导数公式可得:
$f_{+}^\prime(2)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{\Delta x - 0}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} 1 = 1$。 - 步骤三:判断函数在$x = 2$处的导数是否存在
由于左导数$f_{-}^\prime(2)= -1$,右导数$f_{+}^\prime(2)= 1$,$f_{-}^\prime(2)\neq f_{+}^\prime(2)$,所以函数$f(x) = |x - 2|$在点$x = 2$处的导数不存在。