7.设-|||-以下两题中给出了四个结论,从中选出一个正确的结论:-|||-f(x) = {x)^3,xleqslant 1 (x)^2,xgt 1 .-|||-则f(x)在 x=1 处的 ()-|||-(A)左、右导数都存在 (B)左导数存在,右导数不存在-|||-(C)左导数不存在,右导数存在 (D)左、右导数都不存在
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查分段函数在分段点处的导数存在性判断,特别是左导数和右导数的计算。
解题核心思路:
- 分段函数的导数计算:在分段点处,需分别计算左导数和右导数,判断是否存在。
- 导数定义的应用:左导数对应$x$从左侧趋近于分段点,右导数对应$x$从右侧趋近于分段点。
- 极限是否存在:若左、右导数的极限存在且相等,则函数在该点可导;否则不可导。
破题关键点:
- 左导数计算:利用$x \leq 1$时的表达式$f(x) = \dfrac{2}{3}x^3$,通过因式分解简化极限计算。
- 右导数判断:利用$x > 1$时的表达式$f(x) = x^2$,分析极限是否存在。
左导数计算
左导数定义为:
$f'_-(1) = \lim_{x \to 1^-} \frac{f(x) - f(1)}{x - 1}$
当$x \leq 1$时,$f(x) = \dfrac{2}{3}x^3$,且$f(1) = \dfrac{2}{3}$,代入得:
$\begin{aligned}f'_-(1) &= \lim_{x \to 1^-} \frac{\dfrac{2}{3}x^3 - \dfrac{2}{3}}{x - 1} \\&= \dfrac{2}{3} \lim_{x \to 1} \frac{x^3 - 1}{x - 1} \\&= \dfrac{2}{3} \lim_{x \to 1} (x^2 + x + 1) \quad \text{(因式分解$x^3 - 1 = (x-1)(x^2+x+1)$)} \\&= \dfrac{2}{3} \cdot 3 = 2\end{aligned}$
结论:左导数存在,且$f'_-(1) = 2$。
右导数判断
右导数定义为:
$f'_+(1) = \lim_{x \to 1^+} \frac{f(x) - f(1)}{x - 1}$
当$x > 1$时,$f(x) = x^2$,且$f(1) = \dfrac{2}{3}$,代入得:
$\begin{aligned}f'_+(1) &= \lim_{x \to 1^+} \frac{x^2 - \dfrac{2}{3}}{x - 1} \\&= \lim_{x \to 1^+} \frac{x^2 - \dfrac{2}{3}}{x - 1}\end{aligned}$
当$x \to 1^+$时,分子$x^2 \to 1$,因此分子趋近于$1 - \dfrac{2}{3} = \dfrac{1}{3}$,而分母$x - 1 \to 0^+$。此时:
$\frac{\dfrac{1}{3}}{0^+} \to +\infty$
结论:右导数的极限不存在(趋向于无穷大),因此右导数不存在。