題目
Problem
二、計算題(需有計算或證明過程始計分,每題 13%)
- Proved that if f is differentiable at x=c, then f is continuous at x=c.
解答
解法一
思路
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- 「f 在 x=c 可微分」的意思是 x→climx−cf(x)−f(c) 存在且等於 f′(c)。
- 「f 在 x=c 連續」的意思是 x→climf(x)=f(c)。
- 關鍵技巧:把 f(x) 改寫成 f(x)=x−cf(x)−f(c)⋅(x−c)+f(c),然後對兩邊取 x→c 的極限。左邊出現「導數 × 零」的形式,自然得到 f(c)。
答題過程
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前提: 已知 f 在 x=c 處可微分,即 f′(c)=x→climx−cf(x)−f(c) 存在。
目標: 證明 x→climf(x)=f(c)。
證明: 對任意 x=c,將 f(x) 恆等地改寫如下:
f(x)=x−cf(x)−f(c)⋅(x−c)+f(c)
對此等式兩邊取 x→c 的極限,並利用極限的乘積法則:
x→climf(x)===x→climx−cf(x)−f(c)⋅x→clim(x−c)+x→climf(c)f′(c)⋅0+f(c)f(c)
由於 x→climf(x)=f(c),f 在 x=c 處連續。■