kaoyan1advanced 高等数学 第71题

教材习题

📝 题目

### 第71题

设有命题

(1)若 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 处可导,则 $|f(x)|$ 在 $x_{0}$ 处可导. (2)若 $|f(x)|$ 在 $x_{0}$ 处可导,则 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 处可导. (3)若 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 处可导,且 $f\left(x_{0}\right)=0, f^{\prime}\left(x_{0}\right) \neq 0$ ,则 $|f(x)|$ 在 $x_{0}$ 处不可导. (4)若 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 处连续,且 $|f(x)|$ 在 $x_{0}$ 处可导,则 $f(x)$ 在 $x_{0}$ 处可导. 则上述命题中正确的个数为 (A) 0 . (B) 1 . (C) 2 . (D) 3 .

💡 答案解析

**答案**:C **解析**: 步骤1:命题(1)错误,反例$f(x)=x$在$x=0$处可导,但$|f(x)|=|x|$在$x=0$处不可导。 步骤2:命题(2)错误,反例$f(x)=\begin{cases}1, & x\geq0\\ -1, & x<0\end{cases}$,$|f(x)|=1$可导,但$f$不连续。 步骤3:命题(3)正确,由导数定义,$|f(x)|$在$x_0$处左右导数互为相反数,且$f'(x_0)\neq0$,故不可导。 步骤4:命题(4)正确,由$|f(x)|$可导及$f$连续,可推出$f$可导。 故正确个数为2。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:分析命题(1)
命题(1)声称:若 $f(x)$ 在 $x_0$ 处可导,则 $|f(x)|$ 在 $x_0$ 处可导。考虑反例:$f(x)=x$ 在 $x=0$ 处可导,但 $|f(x)|=|x|$ 在 $x=0$ 处不可导(左导数为 $-1$,右导数为 $1$,左右导数不相等)。因此命题(1)错误。
提示:可导函数的绝对值不一定可导
步骤 2/5
目标:分析命题(2)
命题(2)声称:若 $|f(x)|$ 在 $x_0$ 处可导,则 $f(x)$ 在 $x_0$ 处可导。考虑反例:$f(x)=\begin{cases} 1, & x \geq 0 \\ -1, & x < 0 \end{cases}$,则 $|f(x)|=1$ 在 $x=0$ 处可导(导数为 $0$),但 $f(x)$ 在 $x=0$ 处不连续,因此不可导。故命题(2)错误。
提示:注意绝对值函数可导性需考虑符号变化
步骤 3/5
目标:分析命题(3)
命题(3)声称:若 $f(x)$ 在 $x_0$ 处可导,且 $f(x_0)=0$,$f'(x_0) \neq 0$,则 $|f(x)|$ 在 $x_0$ 处不可导。由导数定义:$\lim_{x \to x_0} \frac{|f(x)| - |f(x_0)|}{x - x_0} = \lim_{x \to x_0} \frac{|f(x)|}{x - x_0}$。由于 $f(x_0)=0$ 且 $f'(x_0) \neq 0$,在 $x_0$ 附近 $f(x)$ 变号,故左导数为 $-|f'(x_0)|$,右导数为 $|f'(x_0)|$,左右导数互为相反数且非零,因此不可导。命题(3)正确。
公式:$$\lim_{x \to x_0} \frac{|f(x)| - |f(x_0)|}{x - x_0} = \lim_{x \to x_0} \frac{|f(x)|}{x - x_0}$$
提示:注意f(x)在x0附近变号导致左右导数相反
步骤 4/5
目标:分析命题(4)
命题(4)声称:若 $f(x)$ 在 $x_0$ 处连续,且 $|f(x)|$ 在 $x_0$ 处可导,则 $f(x)$ 在 $x_0$ 处可导。分情况讨论:若 $f(x_0) \neq 0$,由连续性,$f(x)$ 在 $x_0$ 附近保号,则 $|f(x)| = \pm f(x)$,故 $f$ 可导;若 $f(x_0)=0$,则 $|f(x)|$ 在 $x_0$ 处可导意味着 $\lim_{x \to x_0} \frac{|f(x)|}{x - x_0}$ 存在,设为 $A$,则 $\lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{x - x_0} = \pm A$,但需验证左右导数相等。由于 $f$ 连续且 $f(x_0)=0$,$|f(x)|$ 可导推出 $A=0$(否则 $f$ 在 $x_0$ 附近变号导致矛盾),从而 $f'(x_0)=0$。因此 $f$ 可导。命题(4)正确。
提示:注意f(x0)=0时需验证A=0
步骤 5/5
目标:统计正确命题个数
命题(1)错误,命题(2)错误,命题(3)正确,命题(4)正确。因此正确的命题个数为 $2$。
提示:注意可导性与绝对值的关系

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