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走马

陈粒

绝对值函数可导性判定核心定理与解题方法分析

绝对值函数可导性判定核心定理与解题方法分析

绝对值函数可导性判定核心定理与解题方法分析#

一、核心基础定理(必须牢记)#

设函数 f(x)f(x) 在点 x0x_0 处可导,则 f(x)|f(x)|x0x_0 处的可导性判定如下:

前提条件可导性结论
f(x0)0f(x_0) \neq 0必可导
f(x0)=0f(x_0)=0f(x0)=0f'(x_0) = 0必可导
f(x0)=0f(x_0)=0f(x0)0f'(x_0) \neq 0必不可导(尖点,左右导数不等)

一句话记忆:非零点绝对值不破坏可导性;零点处可导当且仅当导数为 0。即要么内层函数在该点不等于,要么等于零了,那么顺便其导数在该点也等于零才可导。即既当又立是不行的。


二、考试范围推广与扩展#

1. 复合平移 / 缩放型#

g(x)=f(ax+b)g(x) = \big|f(ax+b)\big|,且 ff 处处可导,则:

  • 可导性只由外层 f(u)|f(u)|u=ax+bu=ax+b 对应点的性质决定;

  • 内层线性函数 u=ax+bu=ax+b 处处可导,不会引入新的不可导点

快速判断步骤

  1. 令内层 u=ax+bu = ax+b,找到待判断点 x0x_0 对应的 u0=ax0+bu_0 = ax_0+b

  2. 用核心定理判断 f(u)|f(u)|u0u_0 处的可导性,即为 g(x)g(x)x0x_0 处的可导性。

对应你这道题:g(x)=f(x1)g(x)=|f(x-1)|,判断 x=1x=1 时,对应 u=0u=0f(0)=10f(0)=-1\neq0,故 f(u)|f(u)|u=0u=0 可导,因此 g(x)g(x)x=1x=1 必可导。

2. 高频考点:不可导点计数问题#

题型:给定 f(x)f(x) 为可导函数(通常是多项式),求 f(x)|f(x)| 的不可导点个数。

秒杀结论

  1. f(x)|f(x)|所有可疑不可导点,只能是 f(x)=0f(x)=0 的零点(非零点处一定可导,直接排除);

  2. 对每个零点 xix_i

    • xix_i单根(即 f(xi)0f'(x_i) \neq 0):该点是不可导点;

    • xix_i重根(即 f(xi)=0f'(x_i) = 0):该点仍是可导点,不计入不可导点。

经典例题f(x)=(x1)(x2)2(x3)3f(x)=(x-1)(x-2)^2(x-3)^3,则 f(x)|f(x)| 的不可导点只有 x=1x=1 这 1 个。

  • x=1x=1 是单根,f(1)0f'(1)\neq0 → 不可导;

  • x=2x=2 是二重根,f(2)=0f'(2)=0 → 可导;

  • x=3x=3 是三重根,f(3)=0f'(3)=0 → 可导。

3. 乘积型绝对值:g(x)=xaf(x)g(x)=|x-a| \cdot f(x)#

这是最常考的变形之一,结论可以直接记: 设 f(x)f(x)x=ax=a 处连续,则 g(x)=xaf(x)g(x)=|x-a|f(x)x=ax=a 处可导的充要条件f(a)=0f(a)=0

推导:用左右导数定义验证,左导数 =f(a)=-f(a),右导数 =f(a)=f(a),左右相等当且仅当 f(a)=0f(a)=0

扩展g(x)=(xa)xag(x)=(x-a)|x-a|x=ax=a 处必可导(导数为 0),本质就是上面的结论,f(x)=xaf(x)=x-af(a)=0f(a)=0

4. 充要条件类判断题#

考试常考 “以下哪个是 f(x)|f(x)|x0x_0 可导的充要条件”,核心结论:

  • 已知 f(x)f(x)x0x_0 可导,且 f(x0)=0f(x_0)=0,则 f(x) 在 x0 可导    f(x0)=0|f(x)| \text{ 在 } x_0 \text{ 可导} \iff f'(x_0)=0

  • 已知 f(x)f(x)x0x_0 可导,且 f(x0)0f(x_0)\neq0,则 f(x)|f(x)|x0x_0 一定可导(充分条件)。


三、标准解题步骤(考场通用)#

遇到绝对值函数可导性判断题,按这个流程走,零失误:

  1. 定位可疑点:先找出所有使内层函数等于 0 的点(只有这些点可能不可导,其余点直接判定可导);

  2. 逐点验证:对每个可疑点 x0x_0,计算 f(x0)f'(x_0)

    • f(x0)0f'(x_0) \neq 0 → 不可导;

    • f(x0)=0f'(x_0) = 0 → 可导;

  3. 复合函数先换元:遇到 f(φ(x))|f(\varphi(x))|,先通过 φ(x0)=u0\varphi(x_0)=u_0 对应到 ff 的自变量,再用上述规则判断。


四、易错点避坑提醒#

  1. 误区 1f(x0)=0f(x_0)=0f(x)|f(x)| 一定不可导 ✘ 错误;必须同时满足 f(x0)0f'(x_0)\neq0 才不可导,f(x0)=0f'(x_0)=0 时依然可导。

  2. 误区 2:复合函数找错对应点 ✘ 比如 g(x)=f(x1)g(x)=|f(x-1)|,误把 x=1x=1 对应到 f(1)f(1); ✔ 正确对应:x=1x=1 时内层是 11=01-1=0,对应 f(0)f(0)

  3. 误区 3:混淆连续与可导 ✔ f(x)|f(x)| 一定继承 f(x)f(x) 的连续性(ff 连续则 f|f| 必连续),但不一定继承可导性。

  4. 误区 4:多零点漏判重根 多项式零点一定要区分单根和重根,重根处导数为 0,不是不可导点。


五、配套练手(考场同难度)#

题目:函数 f(x)=(x2x2)x3xf(x)=(x^2-x-2)|x^3-x| 的不可导点个数为? A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

快速解法

  1. 拆零点:x2x2=(x2)(x+1)x^2-x-2=(x-2)(x+1)x3x=x(x1)(x+1)|x^3-x|=|x(x-1)(x+1)|,零点为 x=1,0,1x=-1,0,1

  2. 逐点判断:

    • x=0x=0:单根,对应导数不为 0 → 不可导;

    • x=1x=1:单根,对应导数不为 0 → 不可导;

    • x=1x=-1:原式有 (x+1)(x+1)x+1|x+1|,相当于二重根,导数为 0 → 可导;

  3. 不可导点共 2 个,选 C。

需要我再补充几道同类型的典型题和详细解析吗?

| 条件 | (|f(x)|)在(x_0)处的可导性 | 导数结果 |

|------|--------------------------|----------|

| (f(x_0)\neq 0),f 在(x_0)可导 | 必可导 | (\displaystyle \mathrm{sign}\big(f(x_0)\big)\cdot f’(x_0)) |

| (f(x_0)=0),(f’(x_0)\neq 0) | 不可导 | —— |

| (f(x_0)=0),(f’(x_0)=0) | 可导 | 0 |

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