4.给出以下4个命题①若lim_(x to 0)f(x)=a,且lim_(x to 0)varphi(x)=0,则lim_(x to 0)f[varphi(x)]=a.②若f(x)在x=0处连续,且lim_(x to 0)varphi(x)=0,则lim_(x to 0)f[varphi(x)]=f(0).③若lim_(x to 0)f(x)=a,且lim_(x to 0)(varphi(x))/(x)=1,则lim_(x to 0)f[varphi(x)]=a.④若lim_(x to 0)f(x)=a,且极限lim_(x to 0)(varphi(x))/(x)存在,则lim_(x to 0)f[varphi(x)]=a.其中真命题个数为()A. 0.B. 1.C. 2.D. 3.
A. 0.
B. 1.
C. 2.
D. 3.
题目解答
答案
解析
本题主要考查函数极限与复合函数极限的相关知识,解题的关键在于根据函数极限的定义和性质,对每个命题逐一进行分析判断。
命题①
若$\lim_{x \to 0}f(x)=a$,且$\lim_{x \to 0}\varphi(x)=0$,要使$\lim_{x \to 0}f[\varphi(x)]=a$成立,需要满足$f(x)$在$x = 0$处连续。
例如,设$f(x)=\begin{cases}1, & x\neq 0 \\ 0, & x = 0\end{cases}$,$\varphi(x)=x$,此时$\lim_{x \to 0}f(x)=1$,$\lim_{x \to 0}\varphi(x)=0$,但$f[\varphi(x)]=\begin{cases}1, & x\neq 0 \\ 0, & x = 0\end{cases}$,$\lim_{x \to 0}f[\varphi(x)] = 1\neq f(0)$,所以该命题错误。
命题②
因为$f(x)$在$x = 0$处连续,根据函数在某点连续的定义可知$\lim_{x \to 0}f(x)=f(0)$。
又已知$\lim_{x \to 0}\varphi(x)=0$,令$t = \varphi(x)$,当$x \to 0$时,$t \to 0$,那么$\lim_{x \to 0}f[\varphi(x)]=\lim_{t \to 0}f(t)=f(0)$,所以该命题正确。
命题③
已知$\lim_{x \to 0}\frac{\varphi(x)}{x}=1$,根据极限的定义,对于任意给定的正数$\varepsilon$,存在正数$\delta$,当$0\lt|x|\lt\delta$时,有$\left|\frac{\varphi(x)}{x}-1\right|\lt\varepsilon$,即$| \varphi(x) - x|\lt|x|\varepsilon$。
这表明当$x \to 0$时,$\varphi(x)$与$x$是等价无穷小,所以$\lim_{x \to 0}\varphi(x)=0$。
又因为$\lim_{x \to 0}f(x)=a$,令$t = \varphi(x)$,当$x \to 0$时,$t \to 0$,则$\lim_{x \to 0}f[\varphi(x)]=\lim_{t \to 0}f(t)=a$,所以该命题正确。
命题④
仅知道$\lim_{x \to 0}f(x)=a$和$\lim_{x \to 0}\frac{\varphi(x)}{x}$存在,不能得出$\lim_{x \to 0}\varphi(x)=0$。
例如,设$f(x)=\begin{cases}1, & x\neq 0 \\ 0, & x = 0\end{cases}$,$\varphi(x)=1$,此时$\lim_{x \to 0}f(x)=1$,$\lim_{x \to 0}\frac{\varphi(x)}{x}=\lim_{x \to 0}\frac{1}{x}$不存在,若$\varphi(x)=x + 1$,$\lim_{x \to 0}\frac{\varphi(x)}{x}=\lim_{x \to 0}\frac{x + 1}{x}$也不存在,若$\varphi(x)=x$,$\lim_{x \to 0}\frac{\varphi(x)}{x}=1$存在,但$f[\varphi(x)]=\begin{cases}1, & x\neq 0 \\ 0, & x = 0\end{cases}$,$\lim_{x \to 0}f[\varphi(x)] = 1\neq f(0)$,所以该命题错误。
综上,真命题有②和③,共$2$个。