题目
设 f(x) 在 x=0 的某邻域内连续,且lim_(x to 0) (f(x))/(x(1-cos x)) = -1,则 x=0 ( )A. 是 f(x) 的驻点,且为极大值点。B. 是 f(x) 的驻点,且为极小值点。C. 是 f(x) 的驻点,但不是极值点。D. 不是 f(x) 的驻点。
设 $f(x)$ 在 $x=0$ 的某邻域内连续,且$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1-\cos x)} = -1$,则 $x=0$ ( )
A. 是 $f(x)$ 的驻点,且为极大值点。
B. 是 $f(x)$ 的驻点,且为极小值点。
C. 是 $f(x)$ 的驻点,但不是极值点。
D. 不是 $f(x)$ 的驻点。
题目解答
答案
C. 是 $f(x)$ 的驻点,但不是极值点。
解析
本题考查函数驻点和极值点的判定,解题思路是先根据极限条件求出$f(0)$和$f^\prime(0)$的值,判断$x = 0$是否为驻点,再通过分析$f(x)$在$x = 0$附近的取值情况判断是否为极值点。
- 求$f(0)$的值:
已知$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1 - \cos x)} = -1$,因为当$x \to 0$时,$x(1 - \cos x) \to 0$,若$\lim_{x \to 0} f(x) \neq 0$,则$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1 - \cos x)}$为无穷大,与已知极限值为$-1$矛盾,所以$\lim_{x \to 0} f(x) = 0$。
又因为$f(x)$在$x = 0$的某邻域内连续,根据函数连续性的定义$\lim_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$,可得$f(0) = \lim_{x \to 0} f(x) = 0$。 - 求$f^\prime(0)$的值:
根据导数的定义$f^\prime(0) = \lim_{x \to 0} \frac{f(x) - f(0)}{x - 0} = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x}$。
已知$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1 - \cos x)} = -1$,则$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1 - \cos x)} \cdot (1 - \cos x)$。
当$x \to 0$时,$1 - \cos x \sim \frac{1}{2}x^2$(等价无穷小替换),所以$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1 - \cos x)} \cdot (1 - \cos x) = -1\times\lim_{x \to 0} \frac{1}{2}x^2 = 0$,即$f^\prime(0) = 0$。
因为$f^\prime(0) = 0$,所以$x = 0$是$f(x)$的驻点。 - 判断$x = 0$是否为极值点:
由$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x(1 - \cos x)} = -1$可知,在$x = 0$的某去心邻域内,$\frac{f(x)}{x(1 - \cos x)} \lt 0$。
当$x \to 0$时,$1 - \cos x \gt 0$,$x^2 \gt 0$,所以$x(1 - \cos x) \gt 0$,则$f(x) \lt 0$。
而$f(0) = 0$,即存在$x = 0$的某去心邻域,使得邻域内的$f(x)$都小于$f(0)$,不满足极值点的定义(在某点的邻域内,该点的函数值大于或小于邻域内其他点的函数值),所以$x = 0$不是极值点。