习题详解-第2章 极限与连续(4)

2020-02-22 14:12

解:(1) 因为f(0)?1a?a?x11,lim, f(x)?lim?lim?x?0?x?0?2x?0?xa?a?x2ax?0limf(x)?lim??x?0cosx1?,所以当a?2时,x?0是f?x?的连续点。 x?22(2) 当a?2时,x?0是f?x?的跳跃间断点。 6. 试证方程x?2x?1至少有一个小于1的正根.

解:设f?x??x2x?1. 因为函数f?x?在闭区间?0,1?上连续,又有

f?0???1,f?1??1, 故f(0)?f?1??0.

根据零点存在定理知,至少存在一点???0,1?,使f????0, 即

?2??1?0.

因此,方程x2x?1在?0,1?内至少有一个实根ξ.

(B)

1. 讨论极限limx?01x1x1?21?2是否存在?

解:由lim?x?011?22?12?????,可得limlim?lim??1 ,故11???x?0x?0x?0?x1?2x2x?11x1x1x?1x由lim?x?011?2???,可得lim?2?0,故lim?1 1x?0x?0?x1?2x1x所以x?0为函数的跳跃间断点。 2. 求下列极限.

x?e;

x?elnx?11?sinx?1?tanx(2) lim;

x?0x32x(3) limxsin; 2x??1?xxxx??(4) lim?limcoscos2?cosn?.

x?0n??222??(1) limx?eeu?ee(eu?1?1)?lim?lim?e; 解:(1) 令lnx?u,则limx?elnx?1u?1u?1u?1u?11?sinx?1?tanxsinx?tanx ?limx?0x?0x3(1?sinx?1?tanx)x311?x?limcosx?1??1; ?limcosx?0x?02x22x242x2x?limx??2; (3) limxsin22x??x??1?x1?x1sinxnxxxsinx(4) 因为limcoscos2?cosn?lim2, ?n??n??x222xsinn2xxx?sinx?所以lim?limcoscos2?cosn??lim?1.

x?0n??x?0222x??sinx3.问a,b为何值时,lim?b?cosx??2.

x?0a?exsinxb?cosx??2且limsinx?b?cosx??0。所以lim(a?ex)?0,解:因为lim?xx?0a?ex?0x?0由此式可解得a?1,

sinx所以lim?b?cosx??lim?cosx?b?=2,由此式可解得b??1.

x?01?exx?0?x2?1,x?a?4.问a为何值时,函数f(x)??2连续.

,x?a?x?(2) lim解:因为f?x?在(??,?a)?(?a,a)?(a,??)是初等函数,因此只要f?x?在x??a连续,f?x?就是连续函数。

2f(x)?lim(x?1)?a?1,lim由f(a)?a?1,limf(x)?lim????x?ax?a22x?ax?a22?,由xaa2?1?2可解得a?1时,所以当a?1时f?x?是连续函数。 axsin(x?1)5.函数f(x)?在下列区间有界的是 ( A ).

x(x?1)(x?2)A. ?0,1?;

B. ?1,2? ; C. ?0,2? ;

D. ?2,3? .

解:用排除法,因为limx?2xsin(x?1)x(x?1)(x?2)?limx?21??,所以f?x?在?1,2?,?0,2?,x?2?2,3?都无界。

x3?x6. 函数f(x)?的可去间断点的个数为( C ).

sin?xB. 2; C. 3;

解:x?k,k?Z是f?x?的间断点,

A. 1;

D. 无穷多个.

x3?xx2?1?1x3?xx(x2?1)x(x2?1)?2?lim?因为lim,lim, ?lim?lim?x?0sin?xx?0x?1x?1x?1??sin?xsin(???x)?(1?x)?x3?xx(x2?1)x(x2?1)?2,所以x?0,x??1,x?1是可去间lim?lim?lim?x??1sin?xx??1sin(???x)x??1?(1?x)?断点,在k?0,?1时,x?k是无穷间断点。

1?x7. 函数f(x)?lim的间断点情况是 ( B ).

x??1?x2nA. 不存在间断点; C. 存在间断点x?0;

B. 存在间断点x?1;

D. 存在间断点x??1.

解:由题意知f(1)?1,f(?1)?0,当x?1时,f(x)?lim1?x?1?x,

n??1?x2n?1?x, x?1?1?x?1, x?1?0当x?1时,f(x)?lim,因此, f(x)??n??1?x2n0, x??1??0, x?1?f(x)在区间(??,?1,(?1,1)和(1,??)是初等函数,因此在(??,?1)?(?1,1)?(1,??)上f(x)是连续函数,

f(x)?0,limf(x)?lim(1?x)?2,所以f(x)在点x?1间断, 因为lim???x?1x?1x?1因为lim?f(x)?lim?(1?x)?0,lim?f(x)?0,且f(?1)?0, 所以f(x)在点

x??1x??1x??1x??1连续,

综上所述,f(x)只在点x?1间断。 8. 设0

11??0, abn1?nn解:用夹逼定理,因为0?a?b,所以

则????1???a???n???1??1??????????????a??b?n1n1nnn???1??2??????????a?n1n1n?, ???1n??1?又因为lim???n???a??????1?1?,lim?2?????n???a???a?11?111?n?n?lim2n?,所以lim(a?b)n? ??n??n??aaa?9. 试确定a,b,c的值,使得

ex(1?ax?bx2)?1?cx?o(x3).

33其中o(x)是当x?0时比x高阶的无穷小.

解:此题用第四章的洛必达法则解

ex(1?ax?bx2)?(1?cx)?0 由题意可知lim3x?0x由洛必达法则可知

ex(1?ax?bx2)?(1?cx)ex(1?ax?bx2)?ex(a?2bx)?clim?lim 32x?0x?0x3x2x2x因为lim3x?0,所以lim[e(1?ax?bx)?e(a?2bx)?c]?1?a?c?0,

x?0x?0继续应用洛必达法则得

ex(1?ax?bx2)?ex(a?2bx)?cex(1?ax?bx2)?2ex(a?2bx)?2bexlim?lim?02x?0x?03x6xx2xx因为lim6x?0,所以lim[e(1?ax?bx)?2e(a?2bx)?2be]?1?2a?2b?0,

x?0x?0继续应用洛必达法则得

ex(1?ax?bx2)?2ex(a?2bx)?2bexex(1?ax?bx2)?3ex(a?2bx)?6bexlim?lim?0x?0x?06x6x2xx所以lim[e(1?ax?bx)?3e(a?2bx)?6be]?1?3a?6b?0,

x?02?a???31?a?c?0??1??解方程组?1?2a?2b?0, 可得?b?.

6?1?3a?6b?0??1?c??3?10. 设函数f(x)在区间?a,b?上连续, 且

f(a)?a,f(b)?b

证明: 存在??(a,b), 使得 f(?)??.

证明: 设g(x)?f(x)?x,则g(x)在区间?a,b?上连续,且g(a)?f(a)?a?0,

g(b)?f(b)?b?0,由零点存在定理可知存在??(a,b),使g(?)?f(?)???0,

即f(?)??.

11. 证明方程

111???0 x?1x?2x?3有分别包含于?1,2?, ?2,3?内的两个实根.

111(x?2)(x?3)?(x?1)(x?3)?(x?1)(x?2)??? x?1x?2x?3(x?1)(x?2)(x?3)令f(x)?(x?2)(x?3)?(x?1)(x?3)?(x?1)(x?2),则f(x)在[1,2],[2,3]都是连续函数,且f(1)?2?0,f(2)??1?0,f(3)?2?0,由零点存在定理可知存在?1?(1,2),

解:原方程可化为

?2?(2,3)使得f(?1)?0,f(?2)?0,

所以方程

111???0有分别包含于?1,2?, ?2,3?内的两个实根。 x?1x?2x?312. 设 f(x)在 [a,??)上连续, f(a)?0, 且 limf(x)?A?0,

x???证明: 在[a,??)上至少有一点?, 使 f(?)?0.

证明: 因为limf(x)?A?0,由极限的保号性可知,存在X?0,当x?X时有

x???f(x)?0,取区间[a,X?1],则f(x)在区间[a,X?1]连续且f(a)?0,f(X?1)?0,

由零点存在定理可知存在??[a,X?1]?[a,??),使 f(?)?0.


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