设f(x)={sqrt(|x|)sin(1)/({x)^2),x≠0}0,x=0).,则f(x)在x=0处( )A. 极限不存在B. 极限存在但不连续C. 连续但不可导D. 可导
A. 极限不存在
B. 极限存在但不连续
C. 连续但不可导
D. 可导
题目解答
答案
解析
本题考查分段函数在分段点处的连续性和可导性。解题核心在于:
- 连续性:验证当$x \to 0$时,$f(x)$的极限是否等于$f(0)$;
- 可导性:通过导数定义式计算$f'(0)$是否存在。
关键思路:
- 利用夹逼定理处理含$\sin$函数的极限;
- 注意$x$趋近于0时$\sqrt{|x|}$的衰减速度对整体表达式的影响。
连续性分析
当$x \neq 0$时,$f(x) = \sqrt{|x|} \sin \frac{1}{x^2}$。
由于$|\sin \frac{1}{x^2}| \leq 1$,可得:
$|f(x)| = \sqrt{|x|} \cdot \left|\sin \frac{1}{x^2}\right| \leq \sqrt{|x|}$
当$x \to 0$时,$\sqrt{|x|} \to 0$,根据夹逼定理:
$\lim_{x \to 0} f(x) = 0 = f(0)$
因此,$f(x)$在$x=0$处连续。
可导性分析
根据导数定义:
$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sqrt{|x|} \sin \frac{1}{x^2}}{x}$
化简表达式:
$\frac{\sqrt{|x|}}{x} = \begin{cases}\frac{1}{\sqrt{x}} & x > 0, \\-\frac{1}{\sqrt{-x}} & x < 0.\end{cases}$
因此:
$\left|\frac{\sqrt{|x|} \sin \frac{1}{x^2}}{x}\right| = \frac{1}{\sqrt{|x|}} \cdot \left|\sin \frac{1}{x^2}\right| \leq \frac{1}{\sqrt{|x|}}$
当$x \to 0$时,$\frac{1}{\sqrt{|x|}} \to 0$,再次根据夹逼定理:
$\lim_{x \to 0} \frac{\sqrt{|x|} \sin \frac{1}{x^2}}{x} = 0$
因此,$f(x)$在$x=0$处可导,且$f'(0) = 0$。