点态导数、邻域性质与导函数边界

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判定原则

直接控制的是以 为端点的局部割线:充分小的 满足 ,充分小的 满足 。要推出整个邻域内单调,需控制邻域中每一点的导数符号。

必考

880 第2章基础选择 13

原题

设 连续,且 ,则存在 ,使得( )。

  • A. 任意 都有
  • B. 任意 都有
  • C. 在 内单调减少
  • D. 在 内单调增加

解析

由导数定义,存在 ,使 时,故 ,选 。

C、D 需要比较邻域内任意两点,单个点的导数信息不足。可导函数的导数在 附近可以频繁变号,同时仍满足 。

880 第2章综合选择 6

原题

设 在 内可导,且,则( )。

  • A. 存在
  • B. 不存在
  • C.
  • D. 是 的极小值

解析

由可导性和已知极限,先得 ,且,又因为 ,充分小的 满足 ,所以 是严格局部极小值,D 正确。

不能对等价式 直接求导。例取

则 ,但无极限, 也不存在。故 A、C 均不能推出,B 也并非必然;选 。

880 第2章综合选择 19

原题

设,则( )。

  • A. 在 处必可导且
  • B. 在 处必连续但不可导
  • C. 在 处必存在极限但不连续
  • D. 分别在 的去心左邻域与去心右邻域内单调递增

解析

导数的两个单侧极限为 ,故在充分小的去心左右邻域内都有 。由单调性判定, 在两个区间内分别严格递增,D 正确。

题设没有控制 。例如令 ()、,则去心导数恒为 ,但函数在 不连续,可否定 A、B。再令

去心导数仍恒为 ,而函数在 的双侧极限不同,可否定 C。故只有 D 必然成立,选 。

1000 强化篇第3章 17

原题

设 在 的某邻域内有定义,在 的某去心邻域内可导。下述论断正确的是( )。

  • (A) 若 ,则
  • (B) 若 ,则
  • (C) 若 ,则 不存在
  • (D) 若 不存在,则

解析

A 缺少 在 处连续,可通过单独改动 反驳。B 把点态可导误当成导函数连续。D 也无依据。

若 C 中 存在,则 在 连续。对任意充分小的 ,在 与 之间用拉格朗日中值定理,存在 使, 时 。右端趋于无穷,左端却应趋于有限的 ,矛盾。因此 C 正确,选 。

条件核验:上述中值定理使用了 存在,从而 在包含端点 的小闭区间上连续。

对话补充

能推出单调性,不能推出凹凸性

原题

设 在 处二阶可导,,且,说明该条件能推出的局部单调性,并判断能否推出零点邻域内的凹凸性。

解析

记 。由二阶可导,

因此

极限有限先给出 ,随后极限值给出 。于是,充分小的 满足 ,充分小的 满足 。故 在某个左邻域内递减、右邻域内递增, 是严格局部极小值点。

凹凸性要求在某个区间内控制 的符号。题设只给出 ,没有给出 。反例为

它满足原极限,且 ;去心邻域中的 含有 ,在零点附近反复变号。因此不能推出邻域凹凸性。若补充 在 处连续,则可由保号性得到 的小邻域。

注

在 处二阶可导:

在 处可导,所以 在 处连续; 在 处可导,所以 在 处连续;但只能知道 数存在,完全不能推出 在 处连续,甚至不能推出 在 的某个去心邻域内处处存在。

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