質問<2709>
「「微分可能になるための条件」」
日付 2005/11/23
質問者 もくり


f(x)=\(x^{2}\) sin(\(\frac{1}{x}\)) (x≠0)
が微分可能になるように、f(0)の値を求めよ。

★希望★完全解答★

お便り
日付 2005/11/24
回答者 wakky


f(x)はx≠0で微分可能なので
題意はx=0で微分可能となるようにf(0)を定めるということだと思います。
微分可能ならば連続
すなわち、連続であることは微分可能であるための必要条件です。
ただし、十分条件にはなりません。
すなわち、微分可能であるためには、少なくとも連続である必要があります。
x≠0において、x→0のときf(x)の極限を調べると
0≦|sin(\(\frac{1}{x}\))|≦1だから
0≦|\(x^{2}\)sin(\(\frac{1}{x}\))|≦|\(x^{2}\)|→0(x→0)
よって
f(0)=0 (x=0) と定めるとf(x)はx=0で連続です。
連続性は解決しましたが、これでx=0で微分可能とは言えません。
これを定義に従って計算してf'(0)=0となればOKです。
lim(⊿x→0){ f(⊿x+0)-f(0)}/(⊿x-0)
=lim(⊿x→0) f(⊿x)/⊿x
=lim(⊿x→0){(⊿x\()^{2}\)sin(1/⊿x)}/⊿x
=⊿xsin(1/⊿x)
0≦|sin(1/⊿x)|≦1
0≦|⊿xsin(1/⊿x)|≦|⊿x|→0
以上から
f(0)=0 と定めたとき
f(x)は微分可能となります。