题目
设 f(x) = |x - 1|, 则 f(x) 在 x = 1 处A. 连续但不可导B. 不连续也不可导C. 不连续但可导D. 连续且可导
设 $f(x) = |x - 1|$, 则 $f(x)$ 在 $x = 1$ 处
A. 连续但不可导
B. 不连续也不可导
C. 不连续但可导
D. 连续且可导
题目解答
答案
A. 连续但不可导
解析
本题考查函数在某点处的连续性与可导性的判断。解题思路是先根据函数连续性的定义判断函数在$x = 1$处是否连续,再根据函数可导性的定义判断函数在$x = 1$处是否可导。
1. 判断函数$f(x)$在$x = 1$处的连续性
函数$f(x)$在点$x_0$处连续的定义为$\lim\limits_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$。
已知$f(x) = |x - 1|$,则$f(1)=|1 - 1| = 0$。
接下来求$\lim\limits_{x \to 1} f(x)$,需要分别计算左极限$\lim\limits_{x \to 1^-} f(x)$和右极限$\lim\limits_{x \to 1^+} f(x)$:
- 当$x \to 1^-$时,即$x\lt1$,此时$f(x)=-(x - 1)=1 - x$,则$\lim\limits_{x \to 1^-} f(x)=\lim\limits_{x \to 1^-} (1 - x)=1 - 1 = 0$。
- 当$x \to 1^+$时,即$x\gt1$,此时$f(x)=x - 1$,则$\lim\limits_{x \to 1^+} f(x)=\lim\limits_{x \to 1^+} (x - 1)=1 - 1 = 0$。
因为$\lim\limits_{x \to 1^-} f(x)=\lim\limits_{x \to 1^+} f(x)=0$,所以$\lim\limits_{x \to 1} f(x)=0$,又因为$f(1)=0$,即$\lim\limits_{x \to 1} f(x) = f(1)$,所以函数$f(x)$在$x = 1$处连续。
2. 判断函数$f(x)$在$x = 1$处的可导性
函数$f(x)$在点$x_0$处可导的定义为$f^\prime(x_0)=\lim\limits_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0}$存在,也可通过左导数$f_-'(x_0)$和右导数$f_+'(x_0)$是否相等来判断,若$f_-'(x_0)=f_+'(x_0)$,则函数在$x_0$处可导。
- 计算左导数$f_-'(1)$:
$f_-'(1)=\lim\limits_{x \to 1^-} \frac{f(x) - f(1)}{x - 1}=\lim\limits_{x \to 1^-} \frac{|x - 1| - 0}{x - 1}$,当$x \to 1^-$时,$|x - 1|=1 - x$,则$f_-'(1)=\lim\limits_{x \to 1^-} \frac{1 - x}{x - 1}=\lim\limits_{x \to 1^-} (-1)= -1$。 - 计算右导数$f_+'(1)$:
$f_+'(1)=\lim\limits_{x \to 1^+} \frac{f(x) - f(1)}{x - 1}=\lim\limits_{x \to 1^+} \frac{|x - 1| - 0}{x - 1}$,当$x \to 1^+$时,$|x - 1|=x - 1$,则$f_+'(1)=\lim\limits_{x \to 1^+} \frac{x - 1}{x - 1}=\lim\limits_{x \to 1^+} 1 = 1$。
因为$f_-'(1)= -1\neq f_+'(1)= 1$,所以函数$f(x)$在$x = 1$处不可导。
综上,函数$f(x)$在$x = 1$处连续但不可导。