1.设函数 f(x)= {x)^3,xleqslant 1 (x)^2,xgt 1, . 讨论f(x)在 x=1 处的可导性.

题目解答
答案

解析
本题考察分段函数在分段点处的可导性,关键是利用函数可导的充要条件:函数在该点的的左导数等于右导数。
步骤1:明确函数在分段点的表达式
函数 $f(x)$ 为分段函数:
$f(x)=\begin{cases} \frac{2}{3}x^3 & (x\leq1) \\x^2 & (x>1)\end{cases}$
分段点为 $x=1$,需分别计算 $f(x)$ 在 $x=1$ 处的左导数 $f'_-(1)$ 和右导数 $f'_+'(1)$,若两者相等则可导,否则不可导。
步骤2:计算左导数 $f'_-(1)$
当 $x\leq1$ 时,$f(x)=\frac{2}{3}x^3$,其导数为 $f'(x)=2x^2$。
左导数定义为:
$f'_-(1)=\lim_{x\to1^-}\frac{f(x)-f(1)}{x-1}$
先计算 $f(1)=\frac{2}{3}(1)^3=\frac{2}{3}$,代入得:
$f'_-(1)=\lim_{xto1^-}\frac{\frac{2}{3}x^3-\frac{2}{3}}{x-1}=\lim_{xto1^-}\frac{23(x^3-1)}{x-1}$
利用立方差公式 $x^3-1=(x-1)(x^2+x+1)$,化简:
$f'_-(1)=\lim_{xto1^-}\frac23(x^2+x+1)=\frac23(1+1+1)=2$
步骤3:计算右导数 $f'_+(1)$
当 $x>1$ 时,$f(x)=x^2$,导数为 $f'(x)=2$2x)。
右导数定义为:
$f'_+(1)=\lim_{xto1^+}\frac{f(x)-f(1)}{x-1}$
$f(1)=\frac{2}{3}$,代入得:
$f'_+(1)=\lim_{xto1^+}\frac{x^2-\frac{2}{3}}{x-1}$
分子 $x^2-\(\frac{2}{3}$在$x\to1^+$时极限为$1-\frac{2}{3}=\frac{1}{3}\neq0$,分母$x-1\to0^+$,故该极限为**无穷大(不存在)。
步骤4:判断可导性
由于左导数 $f'_-(1)=2$\)f'_+(1)) 不存在,因此 $f(x)$ 在 $x=1$ 处不可导****。