函数的可导性与连续性
类似于函数在一点处的左极限和右极限,下面定义是函数在一点处的左导数和右导数.
定义2 若极限
存在,则称此极限值为函数y=f(x)在点x0处的左导数,记作f′-(x0).
同理,函数y=f(x)在点x0处的右导数为
显然,函数f(x)在点x0处可导的充分必要条件是:f′-(x0)=f′+(x0)=f′(x0).
如果函数f(x)在开区间(a,b)内可导,并且在x=a的右导数存在,在x=b的左导数存在,则称f(x)在闭区间[a,b]上可导.
例6 讨论函数y=在x=0点的可导性.
解 函数在x=0附近有定义,且在x=0连续,即
考虑它在x=0的左导数和右导数,有
函数在x=0的左、右导数都存在,但不相等,故y=在x=0点不可导.但当x≠0时,函数y=
可导,且(
)′=
定理1 若函数y=f(x)在点x0处可导,则y=f(x)在点x0处连续.
证 设自变量在x0点处的改变量为Δx,相应的函数的改变量为Δy,又因为函数在点x0可导,所以
即
所以函数y=f(x)在点x0连续.
例7 讨论函数f(x)=在点x=0的连续性与可导性.
解 因为=0=f(0),所以函数f(x)在x=0连续.
由导数的定义得
所以f(x)在x=0可导,且f′(0)=0.
例8 讨论函数f(x)=在点x=1的连续性与可导性.
解 函数f(x)在x=1处的左、右两侧表达式不同,要分别求其左、右极限和左、右导数.
因为
即
所以函数f(x)在x=1连续.
又
图2-2
在x=1处左、右导数存在但不相等(见图2-2),所以函数f(x)在x=1处不可导.
若函数在一点P可导,从函数图形上看,在该点处应该是“光滑”的,没有“尖点”.例如y=|x|,在x=0处其函数图形具有“尖点”(见图1-4),所以在x=0点不可导.
由以上各例可知,“连续”是函数“可导”的必要条件,而非充分条件.即函数在一点处不连续,则在该点必不可导.