对函数f(x)=} xsin(1)/(x), & xneq0 0, & x=0 在x=0处的连续性与可导性,下列说法正确的是()A. 连续,可导B. 不连续,不可导C. 不连续,可导D. 连续,不可导
A. 连续,可导
B. 不连续,不可导
C. 不连续,可导
D. 连续,不可导
题目解答
答案
解析
本题考查函数在某点处的连续性与可导性的判断。解题思路是先根据函数连续性的定义判断函数在$x = 0$处是否连续,再根据函数可导性的定义判断函数在$x = 0$处是否可导。
1. 判断函数在$x = 0$处的连续性
函数$f(x)$在点$x_0$处连续的定义为$\lim\limits_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$。
对于本题,$x_0 = 0$,$f(0) = 0$,需要计算$\lim\limits_{x \to 0} f(x)$。
当$x\neq0$时,$f(x)=x\sin\frac{1}{x}$,根据有界函数与无穷小的乘积为无穷小这一性质来计算极限。
因为$\sin\frac{1}{x}$是有界函数,即$\vert\sin\frac{1}{x}\vert\leqslant1$,而当$x\to0$时,$x$是无穷小量。
所以$\lim\limits_{x \to 0} x\sin\frac{1}{x}=0$,又因为$f(0) = 0$,满足$\lim\limits_{x \to 0} f(x) = f(0)$,所以函数$f(x)$在$x = 0$处连续。
2. 判断函数在$x = 0$处的可导性
函数$f(x)$在点$x_0$处可导的定义为$f^\prime(x_0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}$存在。
对于本题,$x_0 = 0$,则$f^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(0 + \Delta x) - f(0)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta x\sin\frac{1}{\Delta x} - 0}{\Delta x}$。
化简可得$f^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \sin\frac{1}{\Delta x}$。
当$\Delta x\to0$时,$\frac{1}{\Delta x}\to\infty$,$\sin\frac{1}{\Delta x}$的值在$[-1,1]$之间不断波动,极限不存在。
所以函数$f(x)$在$x = 0$处不可导。