kaoyan1basic 高等数学 第16题

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📝 题目

### 【基础篇】第16题(选择题) 16.设 $g(x)$ 在 $x=0$ 的某邻域内连续,$f(x)$ 具有一阶连续导数,且满足 $\displaystyle \lim _{x \rightarrow 0} \frac{g(x)}{x}=-3, f^{\prime}(x)= \ln \left(1+x^{2}\right)-x \int_{0}^{1} g(x t) \mathrm{d} t$ ,则( )。公众号:研池大叔 免费分享最新考研资料课程 (A)$x=0$ 是 $f(x)$ 的极大值点 (B)$x=0$ 是 $f(x)$ 的极小值点 (C)$(0, f(0))$ 是曲线 $y=f(x)$ 的拐点 (D)以上结论均不正确

💡 答案解析

**答案**:C **解析**: 步骤1:由 $\displaystyle \lim_{x\to0}\frac{g(x)}{x}=-3$,得 $g(0)=0$,$g'(0)=-3$。 步骤2:$f'(x)=\ln(1+x^2)-x\int_0^1 g(xt)dt$,令 $u=xt$,则 $\displaystyle \int_0^1 g(xt)dt=\frac{1}{x}\int_0^x g(u)du$,故 $f'(x)=\ln(1+x^2)-\int_0^x g(u)du$。 步骤3:$f'(0)=0$,$\displaystyle f''(x)=\frac{2x}{1+x^2}-g(x)$,$f''(0)=0-g(0)=0$。 步骤4:$\displaystyle f'''(x)=\frac{2(1+x^2)-2x\cdot2x}{(1+x^2)^2}-g'(x)=\frac{2-2x^2}{(1+x^2)^2}-g'(x)$,$f'''(0)=2-(-3)=5\neq0$,故 $(0,f(0))$ 为拐点。 **难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:由极限条件推出g(0)和g'(0)
由lim_{x→0} g(x)/x = -3,可知g(0)=0,且g'(0)=lim_{x→0} g(x)/x = -3。
公式:g(0)=0, g'(0)=-3
提示:利用极限定义得到导数信息。
步骤 2/4
目标:化简f'(x)表达式
f'(x)=ln(1+x^2)-x∫_0^1 g(xt)dt。令u=xt,则du=x dt,当t从0到1时,u从0到x,故∫_0^1 g(xt)dt = (1/x)∫_0^x g(u)du。代入得f'(x)=ln(1+x^2)-∫_0^x g(u)du。
公式:∫_0^1 g(xt)dt = (1/x)∫_0^x g(u)du
提示:变量代换是处理含参积分常用技巧。
步骤 3/4
目标:计算f'(0)和f''(0)
f'(0)=ln(1+0)-∫_0^0 g(u)du=0-0=0。求导得f''(x)=2x/(1+x^2)-g(x),故f''(0)=0-g(0)=0。
公式:f''(x)=2x/(1+x^2)-g(x)
提示:注意积分上限函数的导数。
步骤 4/4
目标:计算f'''(0)并判断拐点
f'''(x)=[2(1+x^2)-2x·2x]/(1+x^2)^2 - g'(x) = (2-2x^2)/(1+x^2)^2 - g'(x)。代入x=0得f'''(0)=2 - g'(0)=2-(-3)=5≠0。由于f''(0)=0且f'''(0)≠0,故(0,f(0))是拐点。
公式:f'''(0)=5≠0
提示:拐点判定:f''(x0)=0且f'''(x0)≠0。

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