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.
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:
- 判断连续性:需验证$\lim_{x \to 0} F(x)$是否存在,且是否等于$F(0)$。
- 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$f'(0)$。
- 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)。