设函数f(x)在(-∞,+∞)上有定义,在区间[0,2]上,f(x)=x(x2-4),若对任意的x都满足f(x)=kf(x+2),其中k为常数.
(Ⅰ)写出f(x)在[-2,0]上的表达式;
(Ⅱ)问k为何值时,f(x)在x=0处可导.
解题思路:(I)为了求f(x)在[-2,0]上的表达式,需要利用区间[0,2]上,f(x)=x(x2-4)和f(x)=kf(x+2),因此需要通过换元x+2将区间[-2,0]转化成[0,2];
(II)根据(1)求出的f(x)在[-2,0](与k相关)的表达式以及已知区间[0,2]上,f(x)=x(x2-4),利用左右导数存在相等,来推导在x=0可导的k值.
(Ⅰ):
当x∈[-2,0]时,x+2∈[0,2],
而 f(x)=kf(x+2),且在区间[0,2]上,有:f(x)=x(x2-4),
∴在x+2∈[0,2]上,f(x+2)=(x+2)[(x+2)2-4],
∴f(x)=kf(x+2)=k(x+2)[(x+2)2-4]=kx(x+2)(x+4),x∈[-2,0].
(Ⅱ):
由(I)知x∈[-2,0]时,f(x)=kx(x+2)(x+4)
∴f′−(0)=
lim
x→0−
f(x)−f(0)
x−0=
lim
x→0−
kx(x+2)(x+4)
x=8k
又区间[0,2]上,f(x)=x(x2-4)
∴f′+(0)=
lim
x→0+
f(x)−f(0)
x−0=
lim
x→0+
x(x2−4)
x=−4
要使f(x)在x=0处可导,
必有:f′-(0)=f′+(0),
即:8k=-4
∴k=−
1
2,
从而当k=−
1
2时,f(x)在x=0处可导.
点评:
本题考点: 分段函数的求导.
考点点评: 此题考查分段函数表达式的求法,需要将已知一段的表达式,通过换元法,转化到所要求的区间的表达式;以及函数在某一点可导,需要通过求出左右导数存在且相等,来推导未知数的值.
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