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98 台灣大學微積分(C) 第 1 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

98學年度 · 98台大微積分C · 第 1 題

題目

Problem

I. Suppose that f(x)f(x) is a function satisfying

ex≤f(x)≤ex+x2,∣x∣<1.e^x\le f(x)\le e^x+x^2,\quad |x|<1.

Find

(a) f(0)f(0). (5%)(5\%)

(b) f′(0)f'(0). (10%)(10\%)

解答

解法一

思路

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  • 先在 x=0x=0 代入夾擠不等式。
  • 再把 f(x)−f(0)f(x)-f(0) 除以 xx;上下界的極限相同,即可求導數。

答題過程

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令 x=0x=0,不等式給出 1≤f(0)≤11\le f(0)\le1,故 f(0)=1f(0)=1。

又因 ex≤f(x)≤ex+x2e^x\le f(x)\le e^x+x^2,把 1=f(0)1=f(0) 移到各邊,並依 xx 的正負處理除法,可知差商被

ex−1x與ex−1x+x\frac{e^x-1}{x}\quad\text{與}\quad \frac{e^x-1}{x}+x

夾住(次序隨 xx 正負交換)。兩者在 x→0x\to0 都趨於 11,所以

f(0)=1,f′(0)=1.\boxed{f(0)=1,\qquad f'(0)=1}.