题目
13.设 f(x)= { xgt 0 ax+b xleqslant 0

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相等的判断。
解题核心思路:
- 连续性:函数在$x=0$处可导,首先必须连续。因此需要保证左极限$\lim_{x \to 0^-} f(x)$、右极限$\lim_{x \to 0^+} f(x)$与$f(0)$相等。
- 导数相等:在连续的基础上,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:
- 右极限计算:当$x \to 0^+$时,$\arctan \frac{1}{x}$的极限为$\frac{\pi}{2}$。
- 导数计算:对$x>0$部分求导时,注意链式法则的应用,正确化简导数表达式。
步骤1:验证连续性
当$x \to 0^+$时,$\arctan \frac{1}{x} \to \arctan(+\infty) = \frac{\pi}{2}$;
当$x \to 0^-$时,$ax + b \to b$。
为了连续,需满足:
$b = \frac{\pi}{2}$
步骤2:计算左右导数
-
当$x > 0$时,$f(x) = \arctan \frac{1}{x}$,导数为:
$f'(x) = \frac{1}{1 + \left(\frac{1}{x}\right)^2} \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right) = -\frac{1}{x^2 + 1}$
当$x \to 0^+$时,右导数为:
$f'_+(0) = -\frac{1}{0 + 1} = -1$ -
当$x \leq 0$时,$f(x) = ax + b$,导数为$a$,左导数为:
$f'_-(0) = a$
步骤3:令左右导数相等
为了可导,需满足:
$a = -1$
综上,$a = -1$,$b = \frac{\pi}{2}$,对应选项D。