关于可去间断点(point discontinuities)为何不可导的技术疑问
兄弟,你这里混淆了两个不同的极限概念啦!咱们一步步理清楚:
首先,先明确导数的核心定义:对于点(x_0),函数(f(x))在该点的导数(f'(x_0)),是当(h \to 0)时,差商(\frac{f(x_0+h) - f(x_0)}{h})的双侧有限极限。这个定义里有个关键前提:差商的分子(f(x_0+h)-f(x_0))的极限必须是0,否则差商的极限要么不存在,要么趋向无穷。
再看可去间断点的特点:可去间断点处,(\lim_{h \to 0}f(x_0+h))确实存在(双侧极限存在),但函数在该点的取值(f(x_0))不等于这个极限值——这就意味着函数在(x_0)处是不连续的!
为什么不连续就不可导?因为导数存在的必要条件是函数在该点连续:如果(f'(x_0))存在,那么(\lim_{h \to 0}[f(x_0+h)-f(x_0)] = \lim_{h \to 0}\left(\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h} \cdot h\right) = f'(x_0) \cdot 0 = 0),也就是(\lim_{h \to 0}f(x_0+h) = f(x_0)),函数必须连续。
咱们拿一个具体的例子直观感受下:
f(x) = { x, 当x ≠ 0时 { 1, 当x = 0时
在(x=0)处,(\lim_{x \to 0}f(x)=0)(双侧极限存在,是可去间断点),但(f(0)=1)。计算差商的极限:
[
\lim_{h \to 0}\frac{f(0+h)-f(0)}{h} = \lim_{h \to 0}\frac{h - 1}{h} = \lim_{h \to 0}\left(1 - \frac{1}{h}\right)
]
这个极限是不存在的:当(h \to 0^+)时趋向(-\infty),(h \to 0^-)时趋向(+\infty),自然导数不存在。
总结一下:你之前的误区是把“函数在该点的极限存在”和“差商的极限存在”混为一谈了。差商的极限要求分子的极限必须是0(也就是函数连续),可去间断点不满足连续这个前提,所以哪怕极限存在,也不可能有导数。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者ATS




