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数学
题目

(4)设F(x)=} (f(x))/(x),xneq0, f(0),x=0,其中f(x)在x=0处可导,f'(0)≠0,f(0)=0,则x=0是F(x)的 (A.)连续点. (B.)第一类间断点. (C.)第二类间断点. (D.)连续点或间断点不能由此确定.

(4)设$F(x)=\begin{cases} \frac{f(x)}{x},x\neq0,\\ f(0),x=0,\end{cases}$其中f(x)在x=0处可导,f'(0)≠0,f(0)=0,则x=0是F(x)的 (
A.)连续点. (
B.)第一类间断点. (
C.)第二类间断点. (
D.)连续点或间断点不能由此确定.

题目解答

答案

由题意,$F(x)$定义为: \[ F(x) = \begin{cases} \frac{f(x)}{x}, & x \neq 0, \\ f(0), & x = 0. \end{cases} \] 已知 $f(x)$ 在 $x=0$ 处可导,且 $f'(0) \neq 0$,$f(0) = 0$。 首先,计算 $F(x)$ 在 $x=0$ 处的极限: \[ \lim_{x \to 0} F(x) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}. \] 根据导数定义, \[ \lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x} = f'(0). \] 由于 $f(0) = 0$,故 \[ \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = f'(0) \neq 0. \] 而 $F(0) = f(0) = 0$,显然 \[ \lim_{x \to 0} F(x) = f'(0) \neq F(0). \] 因此,$x=0$ 是 $F(x)$ 的第一类间断点(可去间断点)。 综上,正确答案是 (B) 第一类间断点。

解析

考查要点:本题主要考查函数在某点连续性的判断,以及利用导数定义分析分段函数极限的能力。关键在于理解导数定义与极限的关系,并结合分段函数的定义判断间断点类型。

解题核心思路:

  1. 判断连续性:需验证$\lim_{x \to 0} F(x)$是否存在,且是否等于$F(0)$。
  2. 利用导数定义:通过$f'(0)$的定义式,将$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$转化为已知的$f'(0)$。
  3. 比较极限与函数值:若极限存在但不等于函数值,则为第一类间断点(可去间断点)。

破题关键点:

  • 导数定义的应用:$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = f'(0)$。
  • 极限与函数值的矛盾:$\lim_{x \to 0} F(x) = f'(0) \neq F(0) = 0$。

步骤1:计算$\lim_{x \to 0} F(x)$

根据题意,当$x \neq 0$时,$F(x) = \frac{f(x)}{x}$,因此:
$\lim_{x \to 0} F(x) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}.$

步骤2:利用导数定义化简极限

由$f(x)$在$x=0$处可导,根据导数定义:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}.$
由于$f(0) = 0$,上式化简为:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}.$
因此:
$\lim_{x \to 0} F(x) = f'(0).$

步骤3:比较极限与函数值

$F(0) = f(0) = 0$,而$\lim_{x \to 0} F(x) = f'(0) \neq 0$(题目已知$f'(0) \neq 0$)。因此:
$\lim_{x \to 0} F(x) \neq F(0).$

步骤4:判断间断点类型

由于$\lim_{x \to 0} F(x)$存在但不等于$F(0)$,故$x=0$是$F(x)$的第一类间断点(可去间断点)。

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