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函数 在点 可导的充分必要条件是 A. 左导数存在 B. 右导数存在 C. 左导数和右导数都存在 D. 左导数和右导数都存在且相等

函数 在点 可导的充分必要条件是 A. 左导数存在 B. 右导数存在 C. 左导数和右导数都存在 D. 左导数和右导数都存在且相等

我们要判断函数 f(x)f(x) 在点 x0x_0 可导 的充分必要条件。


1. 回忆定义:
函数在 x0x_0 可导,是指导数

f(x0)=limh0f(x0+h)f(x0)hf'(x_0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x_0 + h) - f(x_0)}{h}

存在且有限。
这个极限存在要求 左极限右极限 都存在且相等。


2. 左右导数的定义:
左导数:

f(x0)=limh0f(x0+h)f(x0)hf'_{-}(x_0) = \lim_{h \to 0^{-}} \frac{f(x_0 + h) - f(x_0)}{h}

右导数:

f+(x0)=limh0+f(x0+h)f(x0)hf'_{+}(x_0) = \lim_{h \to 0^{+}} \frac{f(x_0 + h) - f(x_0)}{h}

3. 逻辑关系:

f(x0) 存在f(x0) 存在 且 f+(x0) 存在 且 f(x0)=f+(x0)f'(x_0) \text{ 存在} \quad \Longleftrightarrow \quadf'_{-}(x_0) \text{ 存在 且 } f'_{+}(x_0) \text{ 存在 且 } f'_{-}(x_0) = f'_{+}(x_0)

仅左导数存在(A),不充分,因为右导数可能不存在或不相等。

仅右导数存在(B),同理不充分。

左右导数都存在(C),不充分,因为可能左右导数不相等(例子:f(x)=xf(x)=|x|x=0x=0 处)。

左右导数都存在且相等(D)等价于导数存在,这就是充分必要条件。


4. 答案选择:
正确选项为 D


D\boxed{D}

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