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设f(x)=3x2+x2|x|,求使f(n)(0)存在的最高阶数k,并给出f(k)(x).

题目详情
设f(x)=3x2+x2|x|,求使f(n)(0)存在的最高阶数k,并给出f(k)(x).
▼优质解答
答案和解析
显然,f(x)在x=0处连续.
因为
 
lim
x→0
f(x)−f(0)
x−0
 
=
lim
x→0
3x+x|x|          
=0,
所以f′(0)存在,且f′(0)=0.
当x>0时,
f′(x)=(3x2+x3)′=6x+3x2
当x<0时,
f′(x)=(3x2-x3)′=6x-3x2
从而,
f′(x)=
6x+3x2, x≥0
6x−3x2,  x<0

=6x-3x|x|.
因为
 
lim
x→0
f′(x)−f′(0)
x−0

=
lim
x→0
6x−3x|x|
x

=
lim
x→0
6−3|x|
=6,
所以f″(0)存在,且f″(0)=6.
当x>0时,
f″(x)=(6x+3x2)′=6+6x=6(1+|x|),
当x<0时,
f″(x)=(6x-3x2)′=6-6x=6(1+|x|),
所以,
f″(x)=6(1+|x|).
因为
lim
x→0+
f″(x)−f″(0)
x−0
=
lim
x→0+
6|x|
x
=6,
lim
x→0
f″(x)−f″(0)
x−0
=
lim
x→0
6|x|
x
=-6,
所以
lim
x→0
f″(x)−f″(0)
x−0
不存在,
即f″′(0)不存在.
故使得f(n)(0)存在的最高阶数为k=2,
且f″(x)=6(1+|x|).