(2x)2?8. 原式?limx?012x2若未定式的分子或分母为若干个因子的乘积,则可对其中的任意一个或几个无穷小因子作等价无穷小代换,而不会改变原式的极限.
(x?1)sinx. 例2 求limx?0arcsinx(x?1)x?lim(x?1)?1. 解当x?0时,sinx~x,arcsinx~x.原式?limx?0x?0x注意 不能滥用等价无穷小代换。切记,只可对函数的因子作等价无穷小代换,对于代数和中各无穷小不能分别代换.
tanx?sinx. 例3 求limx?0sin32x错解当x?0时,tanx~x,sinx~x.原式?limx?x?0. (?)
x?0(2x)313x, 2解:当x?0时,sin2x~2x,tanx?sinx?tanx(1?cosx)~13x12原式?lim?.
x?0(2x)316
1.4 函数的连续性
【教学内容】连续与间断的概念;函数连续性的判断;闭区间上连续函数的性质。 【教学目的】使学生理解与掌握连续与连续函数的概念,会求间断点与连续区间,了解闭
区间连续函数的性质。
【教学重点】1.连续的概念;2.求函数的间断点或连续区间。 【教学难点】连续的概念。 【教学时数】2学时 【教学进程】
一、函数的连续性
1.函数的改变量
提出问题:通过具体图像观察,提出当自变量由一个值变化到另一个值时,自变量改变了多少?同时,函数值变化了吗?函数值的改变用什么来表示?
36
y?f(x)y ?x?y o x0 x 定义1.13 设函数y?f(x)在x0的某邻域内有定义,当自变量x由x0变到x,称差
x-x0为自变量x在x0处的改变量或增量,通常用?x表示,即?x=x-x0.相应地,
函数值由f(x0)变到f(x),称差f(x)?f(x0)为函数f(x)在x0处的改变量或增量,记作
?y,即
?y=f(x)?f(x0)
例1 设f(x)?2x?3,在下列变化情况下求?x和?y. (1)x由2变到2.01 (答案:0.02) (2)x由2变到1.98 (答案:-0.04) 说明:?x和?y可以是正值,也可以是负值,也可以为零。 2.连续的概念 1)定义
提问:什么样的函数是连续的?(让学生观察下列图像,分析两个图像的不同处,提出用什么式子来衡量。)
观察图1-26和图1-27中两条曲线在x?x0处的情况.
y?f(x) y?f(x)
y ?y y ?x M ?y N ?x o x0x 0??x x 图1-26
O x x0??x 0图1-27
x
归纳结论:由图1-26中可以看出,函数y?f(x)在x0处是连续的,且显然
37
当?x?0时,有?y?0.
由图1-27中可以看出,函数y?f(x)在x0处是断开的,且显然当?x?0时,有?y?|MN|(不趋近于零).
定义1.14 设函数y?f(x)在点x0的某个邻域内有定义,如果在x0处,当自变量的增量?x无限趋近于0时,函数的增量?y也无限趋近于0,即
?x?0lim?y?lim[f(x0??x)?f(x0)]?0
?x?0则称函数f(x)在点x0处连续,称点x0为函数f(x)的连续点;否则就称函数f(x)在点x0处间断,点x0为函数f(x)的间断点.
例2 用定义证明y?4x2?3在x?2处连续.
再提问:函数在某点处连续,那么这点处的极限如何?与这点的函数值有何关系?(让学生观察图像,分析两个图像的不同处,提出用什么式子来衡量。)
定义1.14? 设函数y?f(x)在点x0的某个邻域内有定义,如果
x?x0limf(x)?f(x0)
那么函数f(x)在点x0处连续.称点x0为函数f(x)的连续点.否则称函数f(x)在点x0处间断,x0称为函数f(x)的间断点。
提问:如何来判断函数在某点连续呢?(让学生先归纳出判断某点连续的方法,然后由老师进行总结。)
2)判断连续的方法
一般地,函数f(x)在点x?x0处连续必须满足下面三个条件: (1) 函数f(x)在点x?x0处有定义; (2) limf(x)存在;
x?x0(3) limf(x)?f(x0),即函数f(x)在点x0处的极限值等于这一点的函数值。
x?x0如果lim?f(x)?f(x0),则称函数f(x) 在点x0处右连续;如果lim?f(x)?f(x0),
x?x0x?x0则称函数f(x)在点x0处左连续。图1-15(b)中的函数曲线是左连续的。
38
例3 讨论函数f(x)?2x?1在点x?1处的连续性。 (答案:连续)
?sinx,x?0??x例4 试说明函数f(x)??在x?0处是连续的.(答案:连续)
?1,x?0???x2?4,x?0??x?0在x?0处连续,求a与b例5 已知函数f(x)??a,?2x?b,x?0??的值. (答案:a?b?2)
3)课堂练习:
(?x),x?0?ln1??1.讨论函数f(x)??0, x?0在x?0处的连续性. (答案:连续)
?xe?1,x?0???x2?5x?6,x?3??x?32.试说明函数f(x)??在x?3处间断。
?4,x?3??提问:两个函数在某点连续,进行四则运算后是否在此点仍连续?(让学生先思考,然后由老师进行总结。)
4)连续的运算
? 如果函数f(x)和g(x)在点x0处连续,则它们的和、差、积、商(g(x0)?0)在
点x0处均连续。
? 如果函数u??(x)在x0点连续,且lim?(x)?u0,函数y?f(u)在u0连续,则
x?x0它们的复合函数y?f??(x)?在x0点必连续,且
limf??(x)??f?lim?(x)??? x?x0?x?x0?例6 求limln(1?x) (答案:1)
x?0x5)极限与连续的关系
定理1·6 如果函数y?f(x)在点x0处连续,则f(x)点x0处的极限一定存在;反之,
39
x2?1不一定成立。例如,函数y?在x?1处的极限存在,但在x?1处不连续。 x?13.连续函数的概念 1)连续函数的定义
定义1.15 如果函数y?f(x)在区间内(a,b)每一点都连续,则称函数
y?f(x)在区间(a,b)内连续;如果函数y?f(x)在开区间(a,b)内连续,又在左
端点a处右连续,在右端点b处左连续,则称函数在闭区间[a,b]上连续. 2)重要结论
连续函数的和、差、积、商及复合的函数都是连续函数。由于初等函数是由基本初等函数经过有限次四则运算及复合构成的,基本初等函数在其定义域内都是连续的,所以初等函数在其定义域内均连续。 二、间断点与连续区间的求法
1)方法(可由老师提问,让学生先思考,)
一般地,如果函数f(x)是初等函数,则求它的连续区间只需考虑它有定义;如果函数
f(x)是分段函数,则它的连续性着重应考虑它的分段点。
2)举例
例7 判断下列函数在指定点处的连续性。 (1)y?1在x?1处 (答案:不连续) 2x?1?x?1?(2)y??0?x?1?例8 说明函数y?x?0x?0在x?0处 (答案:不连续) x?0ln(1?x)x在什么区间连续。 (答案:(0,??))
例9 求下列函数的间断点。 (1)y?x?21x?? (答案:,x?2)
33x2?5x?2?cosx?(2)y??0?ex?1?x?0x?0 (答案:x?0) x?03)课堂练习:
求下列函数的间断点与连续区间
40