题目
四、试确定常数a、b之值,使函数 f(x)= ) b(1+sin x)+a+2,xgeqslant 0 (e)^ax-1,xlt 0 . 处处可导。

题目解答
答案

解析
关键思路:
要使分段函数$f(x)$在$x=0$处可导,必须满足两个条件:
- 连续性:函数在$x=0$处连续,即左右极限相等且等于$f(0)$;
- 可导性:左右导数在$x=0$处相等。
破题关键:
- 连续性条件:通过计算$x \to 0^-$和$x \to 0^+$时的极限,建立方程;
- 可导性条件:分别求左右导数,令其相等,得到第二个方程;
- 联立方程求解$a$和$b$的值。
步骤1:验证连续性
当$x \to 0^-$时,$f(x) = e^{a x} - 1$,极限为:
$\lim_{x \to 0^-} f(x) = e^{0} - 1 = 0.$
当$x \to 0^+$时,$f(x) = b(1 + \sin x) + a + 2$,极限为:
$\lim_{x \to 0^+} f(x) = b(1 + 0) + a + 2 = b + a + 2.$
连续性要求左右极限相等且等于$f(0)$,即:
$b + a + 2 = 0 \quad \Rightarrow \quad a + b = -2. \quad (1)$
步骤2:求左右导数
- 左导数($x \to 0^-$):
$f(x) = e^{a x} - 1$,导数为$f'(x) = a e^{a x}$,在$x=0$处:
$f'_-(0) = a e^{0} = a.$ - 右导数($x \to 0^+$):
$f(x) = b(1 + \sin x) + a + 2$,导数为$f'(x) = b \cos x$,在$x=0$处:
$f'_+(0) = b \cos 0 = b.$
可导性要求左右导数相等:
$a = b. \quad (2)$
步骤3:联立方程
联立方程$(1)$和$(2)$:
$\begin{cases}a + b = -2, \\a = b.\end{cases}$
代入$a = b$到$a + b = -2$中,得:
$2a = -2 \quad \Rightarrow \quad a = -1, \quad b = -1.$