题目
7、设函数f(x)连续,给出下列四个条件: ①lim_(xto0)(|f(x)|-f(0))/(x)存在; ②lim_(xto0)(f(x)-|f(0)|)/(x)存在; ③lim_(xto0)(|f(x)|)/(x)存在,int_(0)^1= ④lim_(xto0)(|f(x)|-|f(0)|)/(x)存在; 其中能得到“f(x)在x=0处可导”的条件个数是(). (A.)1 (B.)2 (C.)3 (D.)4
7、设函数f(x)连续,给出下列四个条件: ①$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|-f(0)}{x}$存在; ②$\lim_{x\to0}\frac{f(x)-|f(0)|}{x}$存在; ③$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|}{x}$存在,$\int_{0}^{1}=$ ④$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|-|f(0)|}{x}$存在; 其中能得到“f(x)在x=0处可导”的条件个数是(). (
A.)1 (
B.)2 (
C.)3 (
D.)4
A.)1 (
B.)2 (
C.)3 (
D.)4
题目解答
答案
为了确定哪些条件能得到“f(x)在x=0处可导”,我们需要分析每个条件并看它们是否意味着f(x)在x=0处的导数存在。函数f(x)在x=0处可导意味着极限$\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$存在。
让我们逐一分析每个条件:
① $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)| - f(0)}{x}$存在。
- 如果 $f(0) > 0$,那么对于x足够接近0,$f(x)$也是正的(因为f是连续的),所以 $|f(x)| = f(x)$。因此,极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$,这是 $f$ 在 $x=0$ 处的导数。
- 如果 $f(0) < 0$,那么对于x足够接近0,$f(x)$也是负的,所以 $|f(x)| = -f(x)$。因此,极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{-f(x) - f(0)}{x} = -\lim_{x \to 0} \frac{f(x) + f(0)}{x}$。这个极限的存在并不一定意味着 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$ 的存在。
- 如果 $f(0) = 0$,那么极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)|}{x}$。这个极限的存在并不一定意味着 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$ 的存在(例如,考虑 $f(x) = x$ 对于 $x \geq 0$ 和 $f(x) = -x$ 对于 $x < 0$)。
因此,条件①并不一定意味着 $f$ 在 $x=0$ 处可导。
② $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - |f(0)|}{x}$存在。
- 如果 $f(0) > 0$,那么 $|f(0)| = f(0)$,所以极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$,这是 $f$ 在 $x=0$ 处的导数。
- 如果 $f(0) < 0$,那么 $|f(0)| = -f(0)$,所以极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) + f(0)}{x}$。这个极限的存在并不一定意味着 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$ 的存在。
- 如果 $f(0) = 0$,那么极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$,这是 $f$ 在 $x=0$ 处的导数。
因此,条件②并不一定意味着 $f$ 在 $x=0$ 处可导。
③ $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)|}{x}$存在。
- 如果 $f(0) \neq 0$,那么 $f(x)$ 在 $x=0$ 附近不改变符号,所以 $|f(x)|$ 要么是 $f(x)$ 要么是 $-f(x)$。在任一情况下,$\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)|}{x}$ 的存在并不一定意味着 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$ 的存在。
- 如果 $f(0) = 0$,那么极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)|}{x}$。这个极限的存在并不一定意味着 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$ 的存在(例如,考虑 $f(x) = x$ 对于 $x \geq 0$ 和 $f(x) = -x$ 对于 $x < 0$)。
因此,条件③并不一定意味着 $f$ 在 $x=0$ 处可导。
④ $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)| - |f(0)|}{x}$存在。
- 如果 $f(0) > 0$,那么 $|f(0)| = f(0)$,所以极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)| - f(0)}{x}$。对于 $x$ 足够接近0,$f(x)$ 是正的,所以 $|f(x)| = f(x)$。因此,极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$,这是 $f$ 在 $x=0$ 处的导数。
- 如果 $f(0) < 0$,那么 $|f(0)| = -f(0)$,所以极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)| + f(0)}{x}$。对于 $x$ 足够接近0,$f(x)$ 是负的,所以 $|f(x)| = -f(x)$。因此,极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{-f(x) + f(0)}{x} = -\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$,这是 $f$ 在 $x=0$ 处的导数的负数。
- 如果 $f(0) = 0$,那么极限变为 $\lim_{x \to 0} \frac{|f(x)|}{x}$。这个极限的存在意味着 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$ 的存在,因为 $|f(x)|/x$ 的极限存在意味着 $f(x)/x$ 的极限存在(因为 $f(x)/x$ 要么是 $|f(x)|/x$ 要么是 $-|f(x)|/x$)。
因此,条件④意味着 $f$ 在 $x=0$ 处可导。
唯一能得到“f(x)在x=0处可导”的条件是④。因此,答案是 $\boxed{A}$。
解析
本题主要考察函数在某点可导的定义及绝对值函数极限的性质,关键是分析每个条件是否能推出$\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x}$存在(即$f(x)$在$x=0$处可导)。
条件①分析
$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)| - f(0)}{x}$存在:
- 若$f(0) > 0$,由连续性知$x$近0时$f(x) > 0$,则$|f(x)|=f(x)$,极限变为$\lim_{x\to0}\frac{f(x)-f(0)}{x}$(即导数),但仅此情况成立;
- 若$f(0) < 0$,$|f(x)|=-f(\(x)$,极限变为$-\lim_{x\to0}\frac{f(x)+f(0)}{x}$,与导数无关;
- 若$f(0)=0$,极限为$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|}{x}$,例如$f(x)=\begin{cases}x & x\geq0 \\ -x & x<0\end{cases}$,$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|}{x}$不存在(左极限-1,右极限1),但$\(\lim_{x\to0}\frac{f(x)}{x}$不存在,不可导)。
结论:①不一定推出可导
条件②分析
$\lim_{x\to0}\frac{f(x) - |f(0)|}{x}$存在:
- 若$f(0) > 0$,$|f(0)|=f(0)$,极限为导数;
- 若$f(0) < 0$,$|f(0)|=-f(0)$,极限变为$\lim_{x\to0}\frac{f(x)+f(0)}{x}$,与导数无关;
- 若$f(0)=0$,极限为$\lim_{x\to0}\frac{f(x)}{x}$(即导数),但仅$f(0)=0$时成立。
结论:②不一定推出可导
条件③分析
$\(\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|}{x}$存在:
- 若$f(0)\neq0$,$|f(x)|=\pm f(x)$,极限存在不蕴含导数存在;
- 若$f(0)=0$,例如$f(x)=x$($x\geq0$),$f(x)=-x\.$,$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|}{x}$不存在(左-1,右1),但$\lim_{x\to0}\frac{f(x)}{x}$也不存在。
结论:③不一定推出可导
条件④分析
$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)| - |f(0)|}{x}$存在:
- 若$f(0) > 0$,$|f(x)|=f(x)$,极限为导数;
-
- 若$f(0) < 0$,$|f(x)|=-f(x)$,极限为$-\lim\frac{f(x)-f(0)}{x}$,即导数的负数,仍蕴含导数存在;
- 若$f(0=0$,极限$\lim_{x\to0}\frac{|f(x)|}{x}$存在,因$\frac{f(x)}{x}=\pm\frac{|f(x)|}{x}$,左右极限必相等,故$\lim_{x\to0}\frac{f(x)}{x}$存在(即导数)。
结论:④必推出可导