题目
设函数 f(x)= lim_(n to infty) (1 + x)/(1 + x^2n),则下列结论成立的是()。A. f(x) 无间断点B. f(x) 有间断点 x = 1C. f(x) 有间断点 x = 0D. f(x) 有间断点 x = -1
设函数 $f(x)= \lim_{n \to \infty} \frac{1 + x}{1 + x^{2n}}$,则下列结论成立的是()。
A. $f(x)$ 无间断点
B. $f(x)$ 有间断点 $x = 1$
C. $f(x)$ 有间断点 $x = 0$
D. $f(x)$ 有间断点 $x = -1$
题目解答
答案
B. $f(x)$ 有间断点 $x = 1$
解析
考查要点:本题主要考查分段函数的极限求解及连续性判断,需结合不同区间内$x^{2n}$的极限行为,分析函数$f(x)$的表达式,进而判断间断点的存在性。
解题核心思路:
- 分区间讨论:根据$x$的绝对值大小($|x| < 1$、$|x| > 1$、$|x|=1$),分析$x^{2n}$的极限,从而确定$f(x)$的表达式。
- 判断连续性:分别计算函数在$x=1$、$x=-1$、$x=0$处的左右极限与函数值,判断是否存在间断点。
破题关键点:
- 当$|x| < 1$时,$x^{2n} \to 0$,此时$f(x) = 1 + x$;
- 当$|x| > 1$时,$x^{2n} \to +\infty$,此时$f(x) = 0$;
- 当$x = 1$或$x = -1$时,需直接代入计算极限值;
- 重点分析$x=1$处的左右极限,判断是否连续。
分区间讨论$f(x)$的表达式
-
当$|x| < 1$时:
$x^{2n} \to 0$,因此
$f(x) = \frac{1 + x}{1 + 0} = 1 + x.$ -
当$|x| > 1$时:
$x^{2n} \to +\infty$,分子分母同除以$x^{2n}$得
$f(x) = \frac{(1 + x)/x^{2n}}{1/x^{2n} + 1} \to \frac{0}{1} = 0.$ -
当$x = 1$时:
直接代入得
$f(1) = \frac{1 + 1}{1 + 1^{2n}} = \frac{2}{2} = 1.$ -
当$x = -1$时:
分子为$1 + (-1) = 0$,分母为$1 + (-1)^{2n} = 2$,因此
$f(-1) = \frac{0}{2} = 0.$
连续性分析
-
在$x = 1$处:
- 左极限($x \to 1^-$):$|x| < 1$,故$f(x) = 1 + x \to 2$;
- 函数值$f(1) = 1$;
- 左极限$\neq$函数值,故$x=1$为间断点。
-
在$x = -1$处:
- 左右极限($x \to -1$):无论$|x| < 1$还是$|x| > 1$,极限均为$0$;
- 函数值$f(-1) = 0$;
- 极限$=$函数值,故连续。
-
在$x = 0$处:
- $f(0) = 1 + 0 = 1$;
- 极限$\lim_{x \to 0} f(x) = 1$;
- 极限$=$函数值,故连续。