题目
12.求函数 f(x)= { ,xneq 0 0, x=0 . 在 x=0 处的导数.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查导数的定义以及极限的计算,特别是分段函数在分段点处导数的求解方法。
解题核心思路:
当函数在某点处分段定义时,若直接求导存在困难(如分段点两侧表达式不同),需使用导数的定义式计算该点的导数。本题中,函数在$x=0$处的表达式为$0$,而$x \neq 0$时为$x^2 \sin \frac{1}{x}$,因此必须通过极限形式求导数。
破题关键点:
- 正确应用导数定义式:$f'(0) = \lim\limits_{h \to 0} \frac{f(0+h) - f(0)}{h}$。
- 化简极限表达式:将分子中的$f(h)$代入后,约分简化。
- 处理有界函数与无穷小的乘积:利用$\sin \frac{1}{h}$的有界性(绝对值不超过1)和$h \to 0$的无穷小性质,结合夹逼定理求极限。
根据导数的定义,计算$f'(0)$:
$f'(0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(0+h) - f(0)}{h}$
步骤1:代入函数表达式
当$h \neq 0$时,$f(h) = h^2 \sin \frac{1}{h}$,而$f(0) = 0$,因此:
$f'(0) = \lim_{h \to 0} \frac{h^2 \sin \frac{1}{h} - 0}{h} = \lim_{h \to 0} h \sin \frac{1}{h}$
步骤2:分析极限形式
注意到$\sin \frac{1}{h}$的取值范围为$[-1, 1]$,因此:
$\left| h \sin \frac{1}{h} \right| \leq |h|$
步骤3:应用夹逼定理
当$h \to 0$时,$|h| \to 0$,因此:
$\lim_{h \to 0} h \sin \frac{1}{h} = 0$
综上,$f'(0) = 0$。