9.已知f(x)在 x=0 处连续,且 lim _(xarrow 0)dfrac ({x)^2}(f(x))=1, 则下列结论-|||-①f`(0)存在,且 '(0)=0. ②f"(0)存在,且 '(0)=2.-|||-③f(x)在 x=0 处取得极小值. ④f(x)在 x=0 的某邻域内连续.-|||-中正确的个数为A.1B.2C.3D.4

- A.1
- B.2
- C.3
- D.4
题目解答
答案
解析
本题主要考查极限与连续性、导数存在性、极值判定等知识点。解题核心在于通过给定的极限条件$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x^{2}}{f(x)}=1$,推导出$f(x)$在$x=0$附近的展开式,进而分析各结论的正确性。关键思路如下:
- 等价无穷小替换:由极限条件可知$f(x) \sim x^2$,即$f(x)$在$x=0$附近近似为$x^2$。
- 泰勒展开:假设$f(x)=x^2 + o(x^2)$,结合导数定义分析$f'(0)$和$f''(0)$。
- 极值判定:通过$f(x)$的展开式判断$x=0$是否为极小值点。
- 连续性推广:由局部展开形式推断$f(x)$在$x=0$邻域内的连续性。
结论①:$f'(0)$存在且$f'(0)=0$
根据导数定义:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)-f(0)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}.$
由$\lim_{x \to 0} \frac{x^2}{f(x)} = 1$得$f(x) \sim x^2$,故:
$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{x^2}{x} = \lim_{x \to 0} x = 0.$
因此,$f'(0)=0$,结论①正确。
结论②:$f''(0)$存在且$f''(0)=2$
由$f(x) \sim x^2$,假设$f(x)=x^2 + o(x^2)$,则一阶导数为:
$f'(x) = 2x + o(x).$
二阶导数定义为:
$f''(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f'(x)-f'(0)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{2x + o(x)}{x} = \lim_{x \to 0} (2 + o(1)) = 2.$
因此,$f''(0)=2$,结论②正确。
结论③:$f(x)$在$x=0$处取得极小值
由$f(x)=x^2 + o(x^2)$,当$x$接近$0$时,$x^2 \geq 0$且$o(x^2)$为高阶小量,故$f(x) \geq 0$,且$f(0)=0$。因此,$x=0$是极小值点,结论③正确。
结论④:$f(x)$在$x=0$的某邻域内连续
题目已知$f(x)$在$x=0$处连续,且由$f(x) \sim x^2$可知,在$x=0$附近$f(x)$的表达式为$x^2 + o(x^2)$,其中$x^2$连续,$o(x^2)$为光滑项,故$f(x)$在$x=0$的邻域内连续,结论④正确。