题目
【例3.1.8】设函数f(x)=(e^x-1)(e^2x-2)...(e^nx-n),其中n为正整数f'(0)=().A. (-1)^n-1(n-1)!B. (-1)^n(n-1)!C. (-1)^n-1n!D. (-1)^nn!
【例3.1.8】设函数$f(x)=(e^{x}-1)(e^{2x}-2)\cdots(e^{nx}-n)$,其中n为正整数$f'(0)=().$
A. $(-1)^{n-1}(n-1)!$
B. $(-1)^{n}(n-1)!$
C. $(-1)^{n-1}n!$
D. $(-1)^{n}n!$
题目解答
答案
A. $(-1)^{n-1}(n-1)!$
解析
考查要点:本题主要考查导数的定义和乘积函数的导数计算,同时需要灵活运用极限的性质简化计算。
解题核心思路:
- 分解函数:将函数$f(x)$拆分为$(e^x -1) \cdot g(x)$,其中$g(x)$为剩余因子的乘积。
- 利用导数定义:通过$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$,将问题转化为计算$g(0)$。
- 计算$g(0)$:直接代入$x=0$,求出各因子的值并相乘,注意符号和阶乘的规律。
破题关键点:
- 分离第一个因子:利用$(e^x -1)$在$x=0$处的泰勒展开特性,简化极限计算。
- 符号与阶乘规律:剩余因子在$x=0$处的值为$-1, -2, \dots, -(n-1)$,乘积需提取公因式$(-1)^{n-1}$。
步骤1:分解函数
将$f(x)$表示为:
$f(x) = (e^x - 1) \cdot g(x),$
其中$g(x) = (e^{2x} - 2)(e^{3x} - 3) \cdots (e^{nx} - n)$。
步骤2:应用导数定义
根据导数定义:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}.$
代入$f(x)$的分解形式:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{(e^x - 1) \cdot g(x)}{x}.$
步骤3:简化极限
利用$\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x} = 1$,得:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x} \cdot g(x) = 1 \cdot g(0) = g(0).$
步骤4:计算$g(0)$
将$x=0$代入$g(x)$:
$g(0) = (-1)(-2)(-3) \cdots (-(n-1)) = (-1)^{n-1} \cdot (n-1)!.$