1第一章函数极限和连续1(3)

2020-04-13 23:01

x?0时arcsinx~x,可引申为?(x)?0时,arcsin?(x)~?(x); x?0时1?cosx~122x,可引申为?(x)?0时,1?cos?(x)~12?(x);

1n ?(x);

2x?0时n1?x?1~x1nx,可引申为?(x)?0时,n1??(x)?1~?(x)x?0时e?1~x,可引申为?(x)?0时,e?1~?(x);

x?0时ln(1?x)~x,可引申为?(x)?0时,ln(1??(x))~?(x).

三、连续

(一)连续的概念

1.连续的定义

连续性定义(1):设函数f(x)在点x0的某一邻域内有定义,如果

?x?0lim?y?lim[f(x0??x)?f(x0)]?0,

?x?0则称函数y?f(x)在点x0连续(即自变量的变化量趋于零时函数值的变化量也趋于零). 连续性定义(2):设函数f(x)在点x0的某一邻域内有定义,如果lim则称函数y?f(x)在点x0连续. 2.左连续、右连续及区间连续 (1)左连续:limf(x)存在且等于

x?x0?x?x0f(x)?f(x0),

f(x0),即f(x0)?f(x0); f(x0),即f(x0)?f(x0);

??(2)右连续::limf(x)存在且等于

x?x0?(3)区间连续:若函数f(x)在区间每一点都连续,则称f(x)为该区间上的连续函数,或者说函数f(x)在该区间上连续.如果区间包括端点,则函数f(x)在右端点连续是指左连续,f(x)在左端点连续是指右连续. 说明:一切初等函数在其定义区间内都是连续的.

(二)函数的间断点

1.定义:设函数f(x)在点x0的某去心邻域内有定义,如果函数有下列三种情形之一: (1)在x?x0处没有定义;

?x0处有定义,但limf(x)不存在;

x?x0(2)虽在x(3)虽在x?x0处有定义,且limf(x)存在,但limf(x)?f(x0),

x?x0x?x0则函数f(x)在点x0为不连续,而点x0称为函数f(x)的不连续点或间断点. 2.分类:

(1)第一类间断点:如果x0是函数f(x)的间断点,但左极限f(x0)和右极限f(x0)都存在,那么

???x0称为函数f(x)的第一类间断点.f(x0)?f(x0)时称x0为可去间

???断点,f(x0)?f(x0)时称x0为跳跃间断点.

(2)第二类间断点:不是第一类间断点的任何间断点,称为第二类间断点.常见的第二类间断点有无穷间断点和振荡间断点.

(三)闭区间上连续函数的性质

1.有界性与最值定理:在闭区间[a,b]上连续的函数在该区间上有界且一定能取得它的最大值和最小值.

2.零点定理:设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且f(a)与f(b)异号(即

f(a)?f(b)?0),那么在开区间(a,b)内至少有一点?,使得f(?)?0.

3.介值定理:设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且在这区间的端点取不同的函数值

f(a)?A及f(b)?B,那么对于A与B之间的任意一个数C,在开区间(a,b)内

至少有一点?,使得f(?)?C(a?

??b).

【典型例题】

【例1-1】求复合函数. 1.设f(x)?x1?2x,求f[f(x)].

解:求f[f(x)]就是用f(x)代替x然后化简,得

xf[f(x)]?xx1?2x. ??x1?2x?2x1?4x1?2?1?2x2?x,2.设f(x)???3x,解:当0?e当1?ex0?x?11?x?2 ,g(x)?e,求f[g(x)].

x22xx?1即x?0时,f[g(x)]?(e)?e,

x?2即0?x?ln2时,f[g(x)]?3e,

2xx?e,故f[g(x)]??x3e,?x?00?x?ln2 .

【例1-2】求函数的定义域. 1.f(x)?arcsin(2x?1)?ln(1?x).

arcsin(2x1)?可解:由arcsin(2x?1)可得?1?2x?1?1,即0?x?1;由得arcsin(2x?1)?0,即0?2x?1?1l1(,?x?1;由n12?)x可得1?x?0,

即x?1,故原函数的定义域为三部分的交集,即[12,1).

2.f(x)?解:由x?1x?x?22?arccos(2?x).

2x?1可得x?1?0,即x?1;由x?x?2?0即(x?1)(x?2)?0可

得x??1且x?2;由arccos(2?x)可得?1?2?x?1,1?x?3,故原函数的定义域为三部分的交集,即为[1,2)?(2,3].

【例1-3】判断函数的奇偶性.

1.设f(x)和g(x)为任意函数,定义域均为(??,??),试判定下列函数的奇偶性. (1)f(x)?f(?x)?g(x)?g(?x)

解:由奇偶性的判定可知,f(x)?f(?x)与g(x)?g(?x)均为偶函数,故其和亦为偶函数.

(2)f(x)?f(?x)?g(x)?g(?x)

解:由奇偶性的判定可知,f(x)?f(?x)为奇函数,g(x)?g(?x)为偶函数,故其和为非奇非偶函数. 2.判定函数f(x)?ln(x?解:因

x?1)的奇偶性.

2f(?x)?ln(?x?1x?1?x2(?x)?1)?ln(?x?22x?1)

2?ln??ln(x?1?x)??f(x),故原函数为奇函数.

【例1-4】计算下列极限.

1.lim(n??12nnn解:当n??时,此题是无限个无穷小之和,不能直接求极限,先变形化简再计算:

?22???n2).

1lim(n??1n2?2n22????nn2)?lim1?2???nn2n???lim2n??n(1?n)n2?12.

2.lim(n??1n?1n21n?2?122???11n?n2).

1n?n2解:因

?nn?12n?nlimn??n?1n?22????nn?12,并且

nn?n2?,1limn???1,故原极限值为1.(夹逼准则)

3.lim(1?n??2n?2n). 2n解:lim(1?n??2n?2n)?lim(1?2n??n2n?2n2)?lim(1?n??n2n?2n2n2)2n?2?n(2n?2)n22 ?e.

4.lim(n??2n?32n?1n).

解:lim(n??2n?32n?1)?lim(1?n??n?42n?1)?lim(1?n??n?42n?1)2n?1?4n??42n?1?2?e.

【例1-5】计算下列极限.

1.limsinxx.

x??解:当x??时,

1x为无穷小,sinx虽没有极限但却是有界函数,故根据无穷小与有

界函数的乘积仍为无穷小,可得limsinxxx???0.

说明:本极限与limxsinx?021xn意义是一样的.

2.limx?1x?x???x?nx?12n.

解:limx?1x?x???x?nx?12?limx?1x?1?x?1???x?1x?1n?1n?22n

?lim[1?(x?1)?(x?x?1)???(xx?1?x???x?1)]

?1?2?3???n?n(n?1)2.

说明:此题也可用洛必达法则(见第三章)求解,过程如下:

limx?1x?x???x?nx?1sin(e?1)3xx2n?lim(1?2x???nxx?1n?1)?n(n?1)2.

3.limx?0.

xxx解:因当x?0时,sin(e?1)~e?1,e?1~x,


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