题目
以下两题中给出了四个结论,从中选出一个正确的结论:-|||-设-|||-f(x)= {x)^3,xleqslant 1 (x)^2,xgt 1 .-|||-则f(x)在 x=1 处的 ()-|||-(A)左、右导数都存在 (B)左导数存在,右导数不存在-|||-(C)左导数不存在,右导数存在 (D)左、右导数都不存在
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左右导数是否存在,需要分别计算左导数和右导数的极限是否存在。
解题核心思路:
- 左导数:当$x$从左侧趋近于1时,函数$f(x)$采用左段表达式$\dfrac{2}{3}x^3$,通过导数定义计算左导数。
- 右导数:当$x$从右侧趋近于1时,函数$f(x)$采用右段表达式$x^2$,通过导数定义计算右导数。
- 关键点:若左右导数的极限存在,则对应导数存在;若极限不存在(如趋向无穷),则对应导数不存在。
左导数计算
当$x \to 1^-$时,$f(x) = \dfrac{2}{3}x^3$,计算左导数:
$f'_-(1) = \lim_{x \to 1^-} \frac{f(x) - f(1)}{x - 1} = \lim_{x \to 1} \frac{\dfrac{2}{3}x^3 - \dfrac{2}{3}}{x - 1}$
化简分子:
$\dfrac{2}{3}(x^3 - 1) = \dfrac{2}{3}(x - 1)(x^2 + x + 1)$
消去分母:
$\lim_{x \to 1} \dfrac{2}{3}(x^2 + x + 1) = \dfrac{2}{3}(1 + 1 + 1) = 2$
结论:左导数存在,且$f'_-(1) = 2$。
右导数计算
当$x \to 1^+$时,$f(x) = x^2$,计算右导数:
$f'_+(1) = \lim_{x \to 1^+} \frac{f(x) - f(1)}{x - 1} = \lim_{x \to 1} \frac{x^2 - \dfrac{2}{3}}{x - 1}$
分析极限:
- 分子$x^2 - \dfrac{2}{3}$当$x \to 1$时趋近于$1 - \dfrac{2}{3} = \dfrac{1}{3}$。
- 分母$x - 1$当$x \to 1^+$时趋近于$0^+$。
- 因此,$\dfrac{\dfrac{1}{3}}{0^+} \to +\infty$,极限不存在。
结论:右导数不存在。