题目
4.设f(x)在 x=1 的某个领域内有定义,若 lim _(xarrow 1)dfrac (f(x)-f(1))({(x-1))^2}=-2, 则在 x=1 处-|||-()-|||-A.f(x)的导数存在且 '(1)neq 0 B.f(x)的导数不存在-|||-C.f(x)取得极小值 D.f(x)取得极大值

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查导数的定义、极限运算与极值的判定,需要结合极限形式推断函数在某点的导数存在性及极值情况。
解题核心思路:
- 导数定义:若$\lim_{x \to 1} \frac{f(x)-f(1)}{x-1}$存在,则$f'(1)$存在。
- 极限变形:题目给出的极限形式为$\lim_{x \to 1} \frac{f(x)-f(1)}{(x-1)^2} = -2$,需通过变形关联导数定义。
- 关键推断:若上述极限存在且为有限值,则$f'(1)$必须为0(否则极限会发散)。进一步分析二阶导数或函数增量的主部,判断极值类型。
破题关键点:
- 导数存在性:通过极限形式推断$f'(1)=0$。
- 极值判定:利用函数增量的主部符号(由极限值确定)判断极值类型。
步骤1:分析导数存在性
根据导数定义,若$f'(1)$存在,则:
$f'(1) = \lim_{x \to 1} \frac{f(x)-f(1)}{x-1}.$
题目给出的极限为:
$\lim_{x \to 1} \frac{f(x)-f(1)}{(x-1)^2} = -2.$
将原式拆分为:
$\lim_{x \to 1} \left[ \frac{f(x)-f(1)}{x-1} \cdot \frac{1}{x-1} \right] = -2.$
若$f'(1) \neq 0$,则$\frac{f(x)-f(1)}{x-1} \to f'(1)$,而$\frac{1}{x-1}$趋向无穷,矛盾。因此必须$f'(1)=0$。
步骤2:分析二阶导数或函数增量主部
假设$f(x)$在$x=1$附近可展开为:
$f(x) = f(1) + f'(1)(x-1) + \frac{1}{2}f''(1)(x-1)^2 + o((x-1)^2).$
代入原极限:
$\lim_{x \to 1} \frac{\frac{1}{2}f''(1)(x-1)^2 + o((x-1)^2)}{(x-1)^2} = \frac{1}{2}f''(1) = -2.$
解得$f''(1) = -4 < 0$,根据极值第二充分条件,$x=1$是极大值点。