最高可导阶与振荡平坦因子
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方法模板
对 ,逐阶比较左右导数;对 ,每求一次导数,振荡项最坏会损失 次幂。判定某阶导数在零点存在时,必须回到该阶导数的定义;判定导函数连续时,再检查去心邻域中的导数极限。
必考
880 第2章基础填空 13
原题
设,则 在 处存在的最高阶导数的阶数为 ____。
解析
光滑,只需考察 。其前两阶导数为
二阶导数在 处存在;三阶导数的左右极限分别为 ,故三阶导数不存在。答案为 。
880 第2章基础解答 5
原题
设
按题目在 的双侧均有定义,以下取 。问:
- 当 为何值时, 在 处不可导;
- 当 为何值时, 在 处可导,但导函数不连续;
- 当 为何值时, 在 处导函数连续。
解析
零点导数由决定。因此 时极限为 ; 时极限不存在。对 ,,已知 后, 的充要条件为 。故
若另将函数定义为 ,才可把 扩展到实数,并使用阈值 分类。
880 第2章综合选择 20
原题
设
其中 。若 在 处连续,则( )。
解析
令 ,,则右支为 。零点右导数为,它等于 需要 ,即 。对 ,,要使其趋于左侧导数 ,还需 ,即 。选 。
1000 强化篇第3章 14
原题
设
则在 处( )。
- (A) 连续,但 不存在
- (B) 存在,但 在 处不连续
- (C) 连续,但 不存在
- (D) 存在
解析,所以,该展开给出 、。选 。
1000 强化篇第4章 16
原题
设 ,则使 存在的阶数 的最大值为( )。
解析
写成
是零点附近的光滑偶函数,且 。转化为在能有几阶导。
因此前两阶导数在零点存在;三阶导数的左右主项分别来自 ,极限为 与 ,光滑余项的贡献趋于 。最大阶数为 ,选 。
常规方法
按左右分段写:
先在 处用导数定义:
对 求导。右侧,左侧,两侧 。再用二阶导数定义:,右侧,左侧,故 。
再看三阶。对 ,;对 ,,因此
左右极限不同, 不存在。所以最大阶数为 。
对话补充
平坦函数
原题
设
求 。
解析
先记核心估计:对任意 ,,令 ,左端化为 。
对 反复求导,每一阶都具有结构,其中 为多项式。先由定义得,若已知 ,则
因为指数衰减压过任意有限次幂。归纳得
同一估计还给出 ,所以每阶导函数都在零点连续,。函数在零点的 Taylor 级数恒为 ,而 时 ;这说明 不能推出函数在邻域内等于其 Taylor 级数。
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