题目
5.已知f(0)=1,且lim_(xto0)(ln(1-2x)+2xf(x))/(x^2)=1.证明f(x)在x=0处可导,并求f'(0)
5.已知$f(0)=1$,且$\lim_{x\to0}\frac{\ln(1-2x)+2xf(x)}{x^{2}}=1$.证明f(x)在x=0处可导,并求f'(0)
题目解答
答案
已知 $ f(0) = 1 $,且
$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1-2x) + 2xf(x)}{x^2} = 1,$
需证明 $ f(x) $ 在 $ x = 0 $ 处可导,并求 $ f'(0) $。
步骤1:泰勒展开
将 $ \ln(1-2x) $ 展开至 $ x^2 $ 项:
$\ln(1-2x) = -2x - 2x^2 + o(x^2).$
代入原式:
$\lim_{x \to 0} \frac{-2x - 2x^2 + o(x^2) + 2xf(x)}{x^2} = 1.$
步骤2:化简极限
分子整理为:
$2x(f(x) - 1) - 2x^2 + o(x^2).$
分母为 $ x^2 $,故:
$\lim_{x \to 0} \left( 2 \cdot \frac{f(x) - 1}{x} - 2 + o(1) \right) = 1.$
移项得:
$2 \lim_{x \to 0} \frac{f(x) - 1}{x} = 3.$
即:
$\lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x} = \frac{3}{2}.$
结论
由导数定义,$ f'(0) = \frac{3}{2} $,且 $ f(x) $ 在 $ x = 0 $ 处可导。
答案:
$f(x)$ 在 $ x = 0 $ 处可导,且 $ f'(0) = \frac{3}{2} $。