(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.
x2.分类:
(1)第一类间断点:如果0是函数那么
f(x)的间断点,但左极限f(x0?)和右极限f(x0?)都存在,
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2.零点定理:设函数
[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.
与
f(x)在闭区间[a,b]上连续,且f(a)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
,使得
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?f(?)?C(a???b).
【典型例题】
【例1-1】求复合函数.
1.设
f(x)?x,求f[f(x)].
1?2x解:求
f[f(x)]就是用f(x)代替x然后化简,得
11
xxxf[f(x)]?1?2x??.
x1?2x?2x1?4x1?2?1?2x2.设
?x2,0?x?1x ,g(x)?e,求f[g(x)]. f(x)???3x,1?x?20?ex?1即x?0时,f[g(x)]?(ex)2?e2x, 1?ex?2即0?x?ln2时,f[g(x)]?3ex,
解:当
当
故
?e2x,x?0 . f[g(x)]??x?3e,0?x?ln2【例1-2】求函数的定义域.
1.
f(x)?arcsin(2x?1)?ln(1?x).
解:由
arcsin(2x?1)可得?1?2x?1?1,即0?x?1;由arcsin(2x?1)可得1arcsin(2x?1)?0,即0?2x?1?1,?x?1;由ln(1?x)可得1?x?0,
2即
1x?1,故原函数的定义域为三部分的交集,即[,1).
2f(x)?x?1?arccos(2?x).
2x?x?22.
解:由x?1可得x?1?0,即x?1;由x2?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(1)
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. f(x)?f(?x)?g(x)?g(?x)
f(x)?f(?x)与g(x)?g(?x)均为偶函数,故其和亦为偶函数.
12
解:由奇偶性的判定可知,
(2)
f(x)?f(?x)?g(x)?g(?x)
f(x)?f(?x)为奇函数,g(x)?g(?x)为偶函数,故其和为非奇
解:由奇偶性的判定可知,非偶函数. 2.判定函数解:因
f(x)?ln(x?x2?1)的奇偶性.
f(?x)?ln(?x?(?x)2?1)?ln(?x?x2?1)
1x2?1?x?ln??ln(x2?1?x)??f(x),故原函数为奇函数.
【例1-4】计算下列极限.
12n?2???2). 1.lim(n??n2nn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:
1n(1?n)12n1?2???n12lim(2?2???2)?lim?lim?.
22n??nn??n??nnnn22.
lim(n??1n?1n22??,
1n?2122????1n?n12).
n2解:因
n?nn?11????22n?2n?n(夹逼准则) ?1,故原极限值为1.
n?1,并且
limn??nn?n2?1limn??nn?123.
lim(1?n??22n?2). nnn2n(2n?2)?2n?2n222n2n?2n2n?2解:lim(1??2)?lim(1?)?lim(1?)22n??n??n??nnnn2n?3n). 4.lim(n??2n?1?e2.
n?1?4n?2n?3n?4n?42?42n?1)?lim(1?)?lim(1?)?e?2. 解:lim(n??2n?1n??n??2n?12n?1 13
【例1-5】计算下列极限.
sinx1.lim.
x??x解:当
x??时,
1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xsinx?0. 积仍为无穷小,可得limx??x说明:本极限与
limxsinx?01意义是一样的. xx?x2???xn?n2.lim.
x?1x?1x?x2???xn?nx?1?x2?1???xn?1?lim解:lim
x?1x?1x?1x?1?lim[1?(x?1)?(x2?x?1)???(xn?1?xn?2???x?1)]
x?1n(n?1)?1?2?3???n?.
2说明:此题也可用洛必达法则(见第三章)求解,过程如下:
x?x2???xn?nn(n?1)lim?lim(1?2x???nxn?1)?. x?1x?1x?12sin(ex?1)3.lim.
x?03x解:因当
x?0时,sin(ex?1)~ex?1,ex?1~x,
sin(ex?1)ex?11?lim?. 故 limx?0x?03x3x3说明:本题可以使用洛必达法则求解如下:
sin(ex?1)cos(ex?1)?ex1lim?lim?. x?0x?03x33ex?esinx4.limx?0x?sinx
.
14
ex?esinxesinx(ex?sinx?1)?lim?1(x?0时,ex?sinx~x?sinx)解:lim.
x?0x?sinxx?0x?sinx5.
lim(x??3?x2x).
2?x3?x2x12x1(2?x)?22?xx)?lim(1?)?lim(1?)?e2. 解:lim(x??2?xx??x??2?x2?x11x?cos). 6.lim(sinx??xx解:
1111lim(sin?cos)x?lim[1?(sin?cos?1)]x??x??xxxx11sin?cos?1xxlim1x??x11cos?1x?limxlim1x??1x??xxsin1?lim2x2x??1x?111?x(sin?cos?1)11xxsin?cos?1xx1
?e?e?e?e1?0?e.
【例1-6】已知
f(x)?2x3f(x)?2f(x)是多项式,且lim?3,求f(x). ,lim2x??x?0xxf(x)?2x3?2x2?ax?b,
x?0解:利用前一极限式可令
再利用后一极限式,得
3?limf(x)b?lim(a?),则 a?3,b?0, x?0xx故
f(x)?2x3?2x2?3x.
【例1-7】当
x?0时,比较下列无穷小的阶.
1.
x2比1?cosx.
x2x2解:因 lim?lim?2,故x2与1?cosx是同阶无穷小.
x?01?cosxx?012x22.
x2比x?1?1.
15