题目
17.(判断题)若函数f(x)在x_(0)处连续,则f(x)在x_(0)处一定可导。A. 对B. 错
17.(判断题)若函数f(x)在$x_{0}$处连续,则f(x)在$x_{0}$处一定可导。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
本题考查函数连续与可导的关系。解题思路是明确函数连续和可导的定义,然后通过分析两者之间的逻辑联系来判断该命题的正确性。
函数在某点连续的定义为:$\lim\limits_{x \to x_{0}} f(x) = f(x_{0})$,即当$x$趋近于$x_{0}$时,函数$f(x)$的极限值等于该点的函数值。
函数在某点可导的定义为:$f^\prime(x_{0}) = \lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_{0} + \Delta x) - f(x_{0})}{\Delta x}$存在。
一般情况下,函数在某点可导,则一定在该点连续;但函数在某点连续,不一定在该点可导。我们可以通过一个反例来证明这一点,例如函数$f(x)=\vert x\vert$,在$x = 0$处连续。
- 证明$f(x)=\vert x\vert$在$x = 0$处连续:
- 计算$\lim\limits_{x \to 0^-} f(x)$,当$x\to 0^-$时,$f(x)= -x$,则$\lim\limits_{x \to 0^-} f(x)=\lim\limits_{x \to 0^-} (-x)=0$。
- 计算$\lim\limits_{x \to 0^+} f(x)$,当$x\to 0^+$时,$f(x)= x$,则$\lim\limits_{x \to 0^+} f(x)=\lim\limits_{x \to 0^+} x=0$。
- 且$f(0)=\vert 0\vert = 0$,因为$\lim\limits_{x \to 0^-} f(x)=\lim\limits_{x \to 0^+} f(x)=f(0)=0$,所以$f(x)=\vert x\vert$在$x = 0$处连续。
- 证明$f(x)=\vert x\vert$在$x = 0$处不可导:
- 计算左导数$f_{-}^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{f(0 + \Delta x) - f(0)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{\vert \Delta x\vert - 0}{\Delta x}$,当$\Delta x\to 0^-$时,$\vert \Delta x\vert = -\Delta x$,则$f_{-}^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{-\Delta x}{\Delta x}=-1$。
- 计算右导数$f_{+}^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{f(0 + \Delta x) - f(0)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{\vert \Delta x\vert - 0}{\Delta x}$,当$\Delta x\to 0^+$时,$\vert \Delta x\vert = \Delta x$,则$f_{+}^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{\Delta x}{\Delta x}=1$。
- 由于左导数$f_{-}^\prime(0)= -1$不等于右导数$f_{+}^\prime(0)= 1$,所以$f(x)=\vert x\vert$在$x = 0$处不可导。
由此可见,存在函数在某点连续但不可导的情况,所以“若函数$f(x)$在$x_{0}$处连续,则$f(x)$在$x_{0}$处一定可导”这个命题是错误的。