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试题分析--极限与连续

试题分析--极限与连续

函数、极限与连续

试题分析

(一)填空题

1. 设 ,则 。 (90,上,期中)

 此题主要考查复合函数概念


2. 若 ,则 。 (90,上,期末)

 此题主要考查分段函数概念及分段函数复合的基本方法

解不等式 ,得 ,此时 
解不等式 ,得 。因此 

 此题也可通过引进中间变量  及利用函数  的图象得到  的表达式,读者不妨一试。


3. 函数  的定义域是 。 (91,上,期末)

 函数  的定义域是 。由  的定义,当  时,;当  时,。故  的定义域为 


4. 设 ,则 。 (97,上,期中)

 利用重要极限  及复合函数求极限的法则,有

从而 


5. 设  均为正数,则 。 (96,上,期中)

 这是运用夹逼定理求极限的题目。

令 ,则 ,令 ,注意到 ,由夹逼定理即得结果。


6. 设 ,则  的间断点为 。 (97,上,期中)

 因为  在  上连续, 的间断点为 ,所以由连续函数的性质知  是  的间断点。

或者先写出  的解析表达式:

然后再检验分界点  与  是否是间断点。例如,对 ,因为

左极限不等于右极限,所以  是  的间断点。


7. 函数  的间断点为 ,类型为第一类。 (91,上,期末)

 去掉绝对值写出  的表达式:

易见  是  的间断点,且 ,所以  是  的第一类间断点。


8. 当  时,无穷小量  是  的  阶无穷小。(或填 ) (91,上,期末)

 根据无穷小量阶的比较的概念及重要极限  即可得结论。

因为 ,所以当  时, 是  的一阶无穷小。


9. 若  在  上连续,则 。 (98,上,期末)

 显然,当  时  连续。由  在  处连续的定义知 ,而

于是由 ,得 

11. 设函数 ,则  在  处间断,其类型是 第一类间断点。 (03,上,期中)

 这是用极限定义的函数,注意到

所以  是第一类间断点。


12. 函数  的间断点  是第 1 类间断点。 (04,上,期末)

 由取整函数的定义知

所以  是第一类间断点。


(二)单项选择题


2. 极限  是
(A) 不存在 (B) 等于 5 (C) 等于 3 (D) 等于 0  [B] (96,上,期末)

 利用已知极限  及极限的四则运算法则,有

或者利用重要极限  及连续函数求极限的法则可得


3. 设 ,则  为  的
(A) 第一类间断点 (B) 第一类间断点 (C) 可去间断点 (D) 连续点  [C] (97,上,期中)

 因为 ,所以 (有界变量与无穷小量的乘积仍是无穷小量)。又 ,故  是  的可去间断点。


4. 设 ,其中  为常数,,则必有
(A)  (B)  (C)  (D) [A] (97,上,期中)

 因为

所以 


5. 设函数 ,则 
(A) 不存在间断点 (B) 存在间断点  (C) 存在间断点  (D) 存在间断点 [B] (99,上,期末)

 写出  的表达式

结论便自明。


6. 设  在  内有定义, 为连续函数,且  有间断点,则
(A)  必有间断点 (B)  必有间断点 (C)  必有间断点 (D)  必有间断点  [D] (99,上,期中)

 当  的值域中不含  的间断点时, 连续,故 (A) 不对;
当  时, 连续,所以 (B) 也不对;
当  为常值函数时, 连续,因此 (C) 不对;(D) 是对的,可用反证法证明。


7. 设当  时, 都是无穷小 ,则当  时,下列表达式中不一定为无穷小量的是
(A)  (B)  (C)  (D) [A] (04,上,期末)

 可取 ,易知选 (A)。


8. 设 ,若  在  连续,则常数  等于
(A) 5 (B) 4 (C) 7/2 (D) 5/2  [D] (01,上,期末)

 用极限先求出  的表达式:

再由函数在  处的连续性知 


9.
(A) 不存在但不为  (B) 等于 2 (C) 等于 0 (D) 为 [A] (01,上,期中)

 因为 。所以选 (A)。


(三)计算题

1. 计算  (93,上,期中)

 本题将来也可用洛必达(L'Hospital)法则计算。


2. 求函数  的间断点,并指出其类型(要说明理由)。 (94,上,期中)

 的间断点为 

  • ,所以  是  的第二类间断点;
  • ,左右极限存在但不相等,所以  是  的第一类间断点;
  • ,极限存在但函数在该点无定义(或可补充定义),所以  是可去间断点。

3. 设 ,试求  的连续区间与间断点,并指出间断点的类型(要说明理由)。 (92,上,期中)

 的间断点为 ;连续区间是 

  • 因为 ,所以  是  的第二类间断点;
  • 因为 ,所以  是  的第一类间断点。

4. 求  (01,上,期中)


5. 求  的连续区间与间断点,并指出间断点的类型(要说明理由)。 (93,上,期中)

 的连续区间为 ,间断点为  和 

  • ,所以  是可去间断点;
  • ,所以  是第二类间断点;
  • ,所以  是函数  的第一类间断点。

(四)证明题

1. 设 ,证明数列  存在极限,并求此极限。 (96,上,期末)

,由递推关系  易知对一切 

因为

而 ,所以对一切 ,即数列  单调增加。又 ,设 ,则 。故由归纳法知对一切 ,有 ,即  上方有界。由单调有界原理,数列  收敛。设其极限为 ,即 ,在递推公式两边令  取极限,得 。由此解得 (舍去负根),故


2. 设函数  在点  处连续,并且 。试证:存在  的邻域,使得在此邻域内有 ,其中常数 。 (92,上,期中)

 因为  在  处连续,所以 ,又 ,故

由函数极限定义,对 ,存在  的某个邻域,使得在此邻域内有

$$f(x_0)-\varepsilon<f(x)<f(x_0)+\varepsilon $$="" 由此得到 ,即  在  的某邻域内成立。

3. 设函数  在  上连续,且 ,证明:存在一点 ,使得 。 (96,上,期中)

 构造辅助函数 。显然 ,又

于是

若等号成立,则可取  或 ;若 ,则由闭区间上连续函数的介值定理知,存在 ,使 ,即 


4. 设正数数列  满足条件 ,证明  存在,并求 。 (98,上,期末)

证法一 由极限的保序性,存在 ,当  时,,因此  单调减(),又因 ,根据单调有界原理, 收敛。设 ,则 。若 ,则 ,与  矛盾。故 

证法二 由于 ,所以对于 ,存在 ,使当  时,有

推得 $\dfrac{x_{n+1}}{x_n}<l+\varepsilon=\dfrac{1+l}{2}<1$。于是,当 $n\geq="" n$="" 时<="" p="">

即 $0


练习

1. 设 ,求 。 (85,上,期末)

2. 设 ,求 。 (94,上,期中)

3. 已知 ,求 。 (86,上,期末)

4. 设 ,试作出函数  的草图。 (92,上,期中)

5. 如果 ,求 。 (88,上,期末)

6. 求 。 (88,上,期末)

7. 计算 。 (91,上,期末)

8. 求  的连续区间与间断点,并指出间断点的类型(要说明理由)。 (93,上,期中)

9. 求 。 (00,研)

10. 证明  当  时连续。

11. 设 ,证明数列  收敛,并求