3.设f(x)在x=a的某邻域有定义,则它在该点处可导的一个充分条件是: ( )A. lim_(h to infty)h[f(a+(1)/(h))-f(a)]存在B. lim_(h to 0)(f(a+2h)-f(a+h))/(h)存在C. lim_(h to 0)(f(a+h)-f(a-h))/(2h)存在D. lim_(h to 0)(f(a)-f(a-h))/(h)存在
A. $\lim_{h \to \infty}h\left[f\left(a+\frac{1}{h}\right)-f\left(a\right)\right]$存在
B. $\lim_{h \to 0}\frac{f\left(a+2h\right)-f\left(a+h\right)}{h}$存在
C. $\lim_{h \to 0}\frac{f\left(a+h\right)-f\left(a-h\right)}{2h}$存在
D. $\lim_{h \to 0}\frac{f\left(a\right)-f\left(a-h\right)}{h}$存在
题目解答
答案
解析
本题考查函数在某点可导的定义以及充分条件的判断。解题的关键在于将各个选项与函数在点$x = a$处可导的定义式$f^\prime(a)=\lim\limits_{x \to a}\frac{f(x) - f(a)}{x - a}$进行对比分析。
选项A
已知$\lim\limits_{h \to \infty}h\left[f\left(a+\frac{1}{h}\right)-f\left(a\right)\right]$,令$t = \frac{1}{h}$,当$h \to \infty$时,$t \to 0$,则原式可化为$\lim\limits_{t \to 0}\frac{f(a + t) - f(a)}{t}$。
但是,这里的极限过程是$t \to 0$,它只能说明函数在$x = a$处的右导数存在,不能保证左导数也存在,所以不能得出函数在$x = a$处可导,A选项错误。
选项B
对于$\lim\limits_{h \to 0}\frac{f\left(a + 2h\right) - f\left(a + h\right)}{h}$,可将其变形为$\lim\limits_{h \to 0}\frac{[f(a + 2h) - f(a)] - [f(a + h) - f(a)]}{h}$。
$=\lim\limits_{h \to 0}\left[2\cdot\frac{f(a + 2h) - f(a)}{2h}-\frac{f(a + h) - f(a)}{h}\right]$
即使这个极限存在,也不能说明$\lim\limits_{h \to 0}\frac{f(a + h) - f(a)}{h}$存在,即不能得出函数在$x = a$处可导,B选项错误。
选项C
$\lim\limits_{h \to 0}\frac{f\left(a + h\right) - f\left(a - h\right)}{2h}$存在,只能说明函数在$x = a$处的左右导数的算术平均值存在,不能保证左右导数分别存在且相等,所以不能得出函数在$x = a$处可导,C选项错误。
选项D
对于$\lim\limits_{h \to 0}\frac{f\left(a\right) - f\left(a - h\right)}{h}$,令$t = -h$,当$h \to 0$时,$t \to 0$,则原式可化为$\lim\limits_{t \to 0}\frac{f(a + t) - f(a)}{t}$,这正是函数$f(x)$在$x = a$处可导的定义式,所以当该极限存在时,函数$f(x)$在$x = a$处可导,D选项正确。