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数学
题目

设函数f(x)=(x-2)|x-2|,则f'(x)在x=2处(,,,,,)A、不连续,可导B、不连续,不可导C、连续,可导D、连续,不可导

设函数$f(x)=(x-2)|x-2|$,则$f'\left(x\right)$在$x=2$处$\left(\,\,\,\,\,\right)$

$A、$不连续,可导

$B、$不连续,不可导

$C、$连续,可导

$D、$连续,不可导

题目解答

答案

解析

本题主要考察分段函数在分段点处的连续性与可导性,具体步骤如下:

步骤1:将函数写成分段形式

函数$f(x)=(x-2)|x-2|$含绝对值,需去绝对值符号:

  • 当$x \geq 2$时,$|x-2|=x-2$,故$f(x)=(x-2)^2$;
  • 当$x < 2$时,$|x-2|=-(x-2)$,故$f(x)=-(x-2)^2$。

步骤2:判断$x=2$处的连续性

连续性需满足$\lim_{x \to 2^-}f(x)=\lim_{x \to 2^+}f(x)=f(2)$:

  • $\lim_{x \to 2^-}f(x)=\lim_{x \to 2^-}[-(x-2)^2]=0$;
  • $\lim_{x \to 2^+}f(x)=\lim_{x \to 2^+}(x-2)^2=0$;
  • $f(2)=(2-2)^2=0$。

显然$\lim_{x \to 2^-}f(x)=\lim_{x \to 2^+}f(x)=f(2)$,故$f(x)$在$x=2$处连续。

步骤3:判断$x=2$处的可导性

可导性需满足左右导数存在且相等,导数定义为:
$f'(2)=\lim_{x \to 2}\frac{f(x)-f(2)}{x-2}=\lim_{x \to 2}\frac{f(x)}{x-2}$

左导数$f'_-(2)$:

$f'_-(2)=\lim_{x \to 2^-}\frac{-(x-2)^2}{x-2}=\lim_{x \to 2^-}[-(x-2)]=0$

右导数$f'_+(2)$:

$f'_+(2)=\lim_{x \to 2^+}\frac{(x-2)^2}{x-2}=\lim_{x \to 2^+}(x-2)=0$

左右导数均为0,故$f(x)$在$x=2$处可导?

矛盾点:原答案错误?

原解答认为“$x=2$为拐点,不可导”,但计算表明左右导数相等(均为0),故$x=2$处可导。可能原解答混淆了“拐点”与“可导性”:

  • 二阶导数:$x>2$时$f''(x)=2$,$x<2$时$f''(x)=-2$,二阶导数在$x=2$处变号,故$x=2$是拐点,但拐点处可以可导(如本题)。

正确结论

$f(x)$在$x=2$处连续且可导,但选项中无此对应?原题目选项可能存在笔误,根据计算:

  • 若选项D为“连续,可导”,则选D;若原选项D为“连续,不可导”,则题目错误。

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