解答题:-|||-函数 f(x)= { ,xgt 0, ax+b,xleqslant 0 . 在 x=0 处可导,试求常数a,b.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查分段函数在分段点处的可导性条件,涉及函数连续性和导数定义的应用。
解题核心思路:
- 函数可导必连续,因此首先需保证函数在$x=0$处连续,即左右极限相等且等于$f(0)$。
- 计算左右导数并令其相等,从而确定参数$a$和$b$的值。
破题关键点:
- 连续性条件:通过计算$x \to 0^+$和$x \to 0^-$的极限,确定$b$的值。
- 可导性条件:分别计算左右导数,通过极限运算确定$a$的值。
步骤1:验证连续性
当$x \to 0^+$时,函数值为:
$f(0^+) = \lim_{x \to 0^+} \frac{\ln(1-4x^2)}{x}$
利用等价无穷小$\ln(1-4x^2) \sim -4x^2$(当$x \to 0$时),得:
$f(0^+) = \lim_{x \to 0^+} \frac{-4x^2}{x} = \lim_{x \to 0^+} (-4x) = 0$
当$x \to 0^-$时,函数值为:
$f(0^-) = \lim_{x \to 0^-} (ax + b) = b$
连续性条件要求$f(0^+) = f(0^-) = f(0)$,因此:
$b = 0$
步骤2:计算左右导数
右导数($x \to 0^+$):
$f'(0^+) = \lim_{x \to 0^+} \frac{f(x) - f(0)}{x - 0} = \lim_{x \to 0^+} \frac{\ln(1-4x^2)}{x^2}$
再次利用等价无穷小$\ln(1-4x^2) \sim -4x^2$,得:
$f'(0^+) = \lim_{x \to 0^+} \frac{-4x^2}{x^2} = -4$
左导数($x \to 0^-$):
$f'(0^-) = \lim_{x \to 0^-} \frac{f(x) - f(0)}{x - 0} = \lim_{x \to 0^-} \frac{ax + b - b}{x} = \lim_{x \to 0^-} a = a$
可导性条件要求$f'(0^+) = f'(0^-)$,因此:
$a = -4$