1第一章函数极限和连续(3)

2019-05-24 10:36

(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.

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

?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


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