设f (x ) 连续,ϕ(x ) =⎰f (xt ) dt ,且lim 0x →0f (x ) ‘=A (A 为常数) ,求ϕ并讨论(x )x
时间: 2024-05-25 18:16:37 浏览: 308
根据定积分的定义,$\phi(x) = \int_0^1 f(xt) dt$。
对$\phi(x)$求导,得到
$$\phi'(x) = \frac{d}{dx} \int_0^1 f(xt) dt = \int_0^1 \frac{\partial}{\partial x} f(xt) dt = \int_0^1 tf'(xt) dt$$
由于$f(x)$在$x=0$处连续,因此有
$$\lim_{x\to 0} \frac{\phi(x)}{x} = \lim_{x\to 0} \frac{1}{x} \int_0^1 f(xt) dt = \int_0^1 \lim_{x\to 0} \frac{f(xt)}{x} dt = \int_0^1 tf'(0) dt = f'(0)$$
因为$\lim_{x\to 0} f'(x) = A$,所以$\lim_{x\to 0} \frac{\phi(x)}{x} = A$。因此,$\phi(x)$在$x=0$处可导,且$\phi'(0) = A$。
对于$x\neq 0$的情况,由于$f(x)$连续,因此$f(xt)$在$[0,1]$上一致连续。所以,对于任意$\epsilon>0$,存在$\delta>0$,使得当$|h|<\delta$时,$|f(xt)-f((x+h)t)|<\epsilon$,从而有
$$\left| \frac{\phi(x+h) - \phi(x)}{h} - \phi'(x) \right| \leq \int_0^1 |t f'(xt) - f'(0)| dt + \epsilon$$
由于$\lim_{x\to 0} f'(x) = A$,因此当$x$充分小时,$|f'(xt)-f'(0)|<\epsilon$。因此,当$x$充分小时,上式右边的表达式小于$2\epsilon$。这说明$\phi(x)$在$x=0$处可导,且$\phi'(0) = A$,并且在$x\neq 0$处也可导,导数为$\phi'(x) = \int_0^1 tf'(xt) dt$。
综上所述,$\phi(x)$在$x=0$处可导,且$\phi'(0)=A$,在$x\neq 0$处也可导,导数为$\phi'(x) = \int_0^1 tf'(xt) dt$。
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