专接本 高数第一章 函数 极限 连续(6)

2019-05-24 16:07

8A e3 B e?2 C e?3 D e?4 解 A

4解一:lim(x??3x?23x?2(1?)2x23x23x))2x?limx???2x?22x?3)??(1?3x??3?2?2x?)?(1??3x???4334?e3e?438?e3

(1?8二:lim(x??3x?23x?2)2x?lim(1?x??43x?2)2x?4?lim?(1?)x??3x?2?13x?248?3?(1?)??e33x?2?412 所以选A,本题主要考察重要极限lim(1?x)x的一些变化形式. x??例5 下列等式不正确的是 ( )(200702). A limsinxx1sinxx?0?1 ?0 B limsinxxx???01x ?0C limxx?0 D limxsinx?? 解 D 因为limxsinx?01xsin?limx??1x?1,所以选D(重点考察第一个重要极限 关键在于看趋1x向灵活应用). 例6 下列函数中,当x?0是,与ex?1等价的无穷小量是( )(200901). A xsinx B 3x C sinx D 222x33 解 A 评注:本题考察的是当x?0时,ex2?1与函数xsinx的比值的极限为1. 2 第三节 函数的连续性 一、基本知识

1.函数的连续性概念 (1)定义

设函数y?f(x)在点x0的某邻域内有定义,如果

?x?0lim?y?lim?x?0?f(x0??x)?f(x0)??0

那么就称函数y?f(x)在点x0连续.

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为了应用方便起见,下面把函数y?f(x)在点x0连续的定义用不同的方法来叙述

①设函数y?f(x)在x0的某邻域内有定义,如果limf(x)?f?x0?,则称y?f(x)在x0处

x?x0连续.

②设函数y?f(x)在x0及x0的左侧有定义,如果limf(x)?f?x0?,则称y?f(x)在x0处

x?x0?左连续.

③设函数y?f(x)在x0及x0的右侧有定义,如果limf(x)?f?x0?,则称y?f(x)在x0处

x?x0\\?右连续.

④若函数y?f(x)在区间I上每点都连续,则称y?f(x)在区间I上连续. 约定:函数在区间端点处的连续性,左端点只要求右连续,右端点只要求左连续. ⑤若函数f(x)在x0处不连续,则称f(x)在x0处间断. (2)函数f(x)在x0处连续与它在该点的左右连续性的关系;f(x)在x0处连续的充分必要条件是它在该点既左连续又右连续. (3)间断点的分类

??右极限 lim?f(x) ?lim?f(x)?跳跃型:左极限?x?x0x?x0?第一类:? ??可去型:极限值?函数值 limf(x)?fx??x?x0? ???无穷型第二类:非第一类 (特点是:极限不存在) ??震荡型??

2.初等函数的连续性

(1)基本初等函数在定义域内连续.

(2)在区间I上连续的函数的和、差、积、商(分母不为零),在I上连续. (3)由连续函数经过有限次复合而成的复合函数在定义区间上连续. (4)在区间I上连续且单调的反函数在对应的定义区间上连续. (5)初等函数在定义区间上连续.

(6)若y?f(u)在u0处连续,且lim?(x)?u0,则

x?x0 limf??(x)??f?lim?(x)??f(u0)

x?x0??x?x0??

3.(数一二) 闭区间上连续函数的性质

(1)最大值 最小值定理: 在闭区间上连续的函数在该区间上必取得最大值和最小值. (2)有界性定理: 闭区间上连续的函数必在该区间上有界.

(3)零点存在定理: 在闭区间上连续的函数,且两端点的函数值异号,则它在该区间内至少有一个零点.

推论: 在闭区间上连续的单调函数,且两端点的函数值异号,则它在该区间内有唯一的一个零点.

(4)介值定理: 在闭区间上连续的函数必取得介于两端点的函数值之间的任何值.

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推论: 在闭区间上连续的函数必取得介于最大值与最小值之间的任何值.

二、例题分析

(一)函数的连续性的讨论

?sinx?x?0例1.14 当常数a,b取何值时,函数f(x)??x?a?1x?0在R上连续.

??x2?bx?0?解 因为在x?0上f(x)?sinxx连续,在x?0上f(x)?x2?b连续, 所以只要,f(x)在x?0处也连续即可. 因 limf(x)?limsinxf(x)?lim2?b)?b,且f(0)?a?1 x?0?x?0?x?1,limx?0??(xx?0由f(x)在x?0处连续知,必有b?1?a?1即a?2, b?1 例1.15 讨论函数f(x)?x(1?x?1)的连续性. ?x(2?x)x?1解?f(x)???1x?1,显然f(x)在x?1或x?1时是连续的. ??x2x?1又f(1?)?f(1?)?1?f(1),所以f(x)在R上连续. 43例1.16 求函数f(x)?x?3x?2x?1x2?5x?6的连续区间. 解 函数f(x)为初等函数,仅在没定义的点处间断,即在分母为零的点处间断. 由x2?5x?6?(x?2)(x?3)?0得到x?2和x?3, 所以f(x)的连续区间为???,2?,?2,3?,?3,???. 2例1.17设f(x)?x?1x?1?xsin1x?lgx?2,求f(x)的间断点并指出其类别. 解 因为f(x)分别在区间(???,?2?,??2,0?,?0,1?,?1,???内是初等函数, 因此是连续的,而分别在x??2,0,1处无定义,故在这三点处间断, 又?xlim??2f(x)??,所以x??2是第二类间断点(无穷间断点);

?limf(x)??1?lg2,所以x?0x?0是第一类间断点(可去间断点);

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?limf(x)??2?sin1?lg3?limf(x)?2?sin1?lg3,

x?1?x?1? 所以x?1是第一类间断点(跳跃间断点). 例1.18 求f(x)?tanxx?sin1x?1的间断点,并指出其类型.

时是间断的,而limf(x)?1?sin1,因此

x?0解 函数y?f(x)当x?0,1,k??x?0是

?2(k?0,?1,?2,...)第一类问断点(可去间断点);limf(x)不存在,因此x?1是第二类间断点(振荡间断点);

x?1limx?k???2f(x)??(k?0,?1,?2,...)故这些是第二类间断点(无穷间断点). (二)(数一二)闭区间上连续函数的性质的简单应用 例1.19 证明方程x6?3x2?2x?1至少有一个正根. 介析 要证明上述方程至少有一个正根,需作一个辅助函数,并证明它在某个正的区间上连续且在两端点上的函数值异号. 证 令f(x)?x6?3x2?2x?1,则f(0)??1?0,f(2)?26?12?4?1?55?0,又f(x)在

?0,2?上连续.由零点存在定理知,至少有一点??(0,2)使得x?3x?2x?1至少有一个正根. 62f(?)?0.即方程

例1.20 证明方程x?asinx?b(其中a?0,b?0),在?0,a?b?上至少有一个根. 证 令f(x)?x?asinx?b,f(x)显然在?0,a?b?上连续,且 f(0)??b?0,f(a?b)?a?1?sina(?b)??0 当f(a?b)?0时,x?a?b就是满足题意的一个根; 当f(a?b)?0时,f(0)f(a?b)?0,由零点存在定理知,至少有一点??(0,a?b),使得

f(?)?0.即原方程在(0,a?b)内至少有一个根. 综上所述,x?asinx?b在?0,a?b?上至少有一个根. 1?xsinx?0?x?f(x)??0x?02?1tanxx?0?x?例1.21 ,则f(x)在x?0处( )

A、极限不存在 B、极限存在但不连续 C、连续且不可导 D、可导

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解 f(0?)?f(0?)?0,所以该函数是连续的,所以函数在其定义域内是连续的,

而f(0?),f(0?)左导数和右导数都存在,但是左导不等于右导. 例1.22 f(x)在(??,??)内连续,且f(x)?3?2xxx(x?0)那么f(0)?_____

解 因为f(x)在(??,??)内连续,所以在x?0处也是连续的,所以我们通过求极限的方式求得f(0): f(0)?limx3?2x?lim?limxxx?0?lim2x3?1?2x?limeln3xxx?1?1eln2xx?0?lim?lim3?1xxln3x?1xx?0x?0x?0x?lim?1x?0x32 xln2xx?0x?0?limln3?limln2?lnx?0x?0例1.23 下列极限不存在的是( ). A、lim(1?)?x B、limx?01xsinxxx?0 C、limcosx??1x D、lim1xx?0 解 选D.A,B,C三项均正确,极限存在是指左右极限存在,且相等. 例1.24 当x?0,下列函数哪一个是x的三阶无穷小( ). A、x3(ex?1) B、1?cosx C、sinx?tanx D、ln(1?x) 解 根据无穷小替换公式,第一个是ex?1~x,所以是x3(ex?1)~x4;第二个可直接替换为

1?cosx~12x2;第四个ln(1?x)~x.

三、练习题 (一)回答题 1.如果f(x)在x0处连续,g(x)在x0处间断,则f(x)?g(x)在x0处必间断? 2.如果f(x)在x0处连续,g(x)在x0处间断,则f(x)g(x)在x0处必间断? 3.如果f(x)和g(x)在x0处都间断,则f(x)?g(x)在x0处必间断? 4.分段函数是否必有间断点?

5.闭区间上的连续函数一定有界,闭区间上不连续的函数是否一定无界? 6.在开区间上连续的函数是否一定不能在该区间内取得最大值、最小值? 7.如果f(x)在x0处连续,则f(x)在x0处是否必连续?

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