题目
(2)设函数 (x)=lim _(narrow infty )sqrt [n](1+{|x|)^3n}, 则 f(x)在 (-infty ,+infty ) 内 ()-|||-(A)处处可导 (B) 恰有一个不可导点-|||-(C)恰有两个不可导点 (D)至少有三个不可导点
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查分段函数的可导性判断,需要结合极限运算确定函数表达式,再分析分段点处的导数是否存在。
解题核心思路:
- 分段讨论:根据绝对值的不同取值范围(|x| < 1、|x|=1、|x| > 1),求出函数f(x)的表达式。
- 判断可导性:在分段点x=1和x=-1处,分别计算左右导数,若左右导数不相等,则该点不可导。
破题关键点:
- 极限化简:通过分析|x|^{3n}在不同范围的极限行为,确定f(x)的分段表达式。
- 导数存在性:明确分段点处左右导数是否相等,从而判断不可导点的数量。
分段表达式推导
-
当|x| < 1时:
- |x|^{3n} → 0(因|x| < 1),故:
$f(x) = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{1 + |x|^{3n}} = \sqrt[n]{1} = 1$
- |x|^{3n} → 0(因|x| < 1),故:
-
当|x| = 1时:
- |x|^{3n} = 1,故:
$f(x) = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{1 + 1} = \lim_{n \to \infty} 2^{1/n} = 1$
- |x|^{3n} = 1,故:
-
当|x| > 1时:
- |x|^{3n} → +∞(因|x| > 1),故:
$f(x) = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|x|^{3n}} = \lim_{n \to \infty} |x|^3 = |x|^3$
- |x|^{3n} → +∞(因|x| > 1),故:
综上,函数分段为:
$f(x) =
\begin{cases}1, & |x| \leq 1, \\|x|^3, & |x| > 1.\end{cases}$
可导性分析
x = 1处
- 左导数(x → 1⁻):f(x) = 1(常数函数),导数为0。
- 右导数(x → 1⁺):f(x) = x³,导数为3x²,代入x=1得3。
- 结论:左右导数不相等,x=1不可导。
x = -1处
- 左导数(x → -1⁻):f(x) = (-x)³,导数为-3x²,代入x=-1得-3。
- 右导数(x → -1⁺):f(x) = 1(常数函数),导数为0。
- 结论:左右导数不相等,x=-1不可导。
其他点
- |x| < 1:f(x)=1,导数为0,可导。
- |x| > 1:f(x)=|x|³,导数为3x²(x>1)或-3x²(x<-1),可导。
最终结论:函数f(x)在x=1和x=-1处不可导,恰有两个不可导点。