2、单选 设函数f(x)在点x=0处可导,则f(|x|)在点x=0处可导的充要条件为()A. f'(0)≠0B. f'(0)=0C. f(0)=0D. f(0)≠0
A. f'(0)≠0
B. f'(0)=0
C. f(0)=0
D. f(0)≠0
题目解答
答案
解析
本题考查函数可导的充要条件以及绝对值函数的导数计算。解题的关键思路是根据函数在某点可导的定义,分别计算$f(|x|)$在$x = 0$处的左导数和右导数,然后根据可导的充要条件(左导数等于右导数)来确定$f(|x|)$在$x = 0$处可导的条件。
步骤一:明确函数在某点可导的定义
函数$y = g(x)$在点$x_0$处可导的定义为$g^\prime(x_0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{g(x_0 + \Delta x) - g(x_0)}{\Delta x}$存在,且左导数$g_{-}^\prime(x_0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{g(x_0 + \Delta x) - g(x_0)}{\Delta x}$等于右导数$g_{+}^\prime(x_0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{g(x_0 + \Delta x) - g(x_0)}{\Delta x}$。
步骤二:计算$f(|x|)$在$x = 0$处的左导数$f_{-}^\prime(0)$
当$\Delta x \to 0^-$时,$\vert\Delta x\vert = -\Delta x$,则:
$f_{-}^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{f(\vert 0 + \Delta x\vert) - f(0)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0^-} \frac{f(-\Delta x) - f(0)}{\Delta x}$
令$t = -\Delta x$,当$\Delta x \to 0^-$时,$t \to 0^+$,则上式可化为:
$f_{-}^\prime(0)=\lim\limits_{t \to 0^+} \frac{f(t) - f(0)}{-t}=-\lim\limits_{t \to 0^+} \frac{f(t) - f(0)}{t}=-f^\prime(0)$
步骤三:计算$f(|x|)$在$x = 0$处的右导数$f_{+}^\prime(0)$
当$\Delta x \to 0^+$时,$\vert\Delta x\vert = \Delta x$,则:
$f_{+}^\prime(0)=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{f(\vert 0 + \Delta x\vert) - f(0)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0^+} \frac{f(\Delta x) - f(0)}{\Delta x}=f^\prime(0)$
步骤四:根据可导的充要条件确定$f(|x|)$在$x = 0$处可导的条件
因为$f(|x|)$在$x = 0$处可导的充要条件是$f_{-}^\prime(0)=f_{+}^\prime(0)$,即$-f^\prime(0)=f^\prime(0)$,移项可得$2f^\prime(0)=0$,解得$f^\prime(0)=0$。