设 f(x) = (e^x - b)/((x - a)(x - b)) 有无穷间断点 x = e,可去间断点 x = 1,则 (a, b) = ____。
设 $f(x) = \frac{e^x - b}{(x - a)(x - b)}$ 有无穷间断点 $x = e$,可去间断点 $x = 1$,则 $(a, b) = \_\_\_\_$。
题目解答
答案
我们来逐步分析题目:
题目给出函数:
$f(x) = \frac{e^x - b}{(x - a)(x - b)}$
并给出两个条件:
- $ f(x) $ 在 $ x = e $ 处有无穷间断点;
- $ f(x) $ 在 $ x = 1 $ 处有可去间断点。
要求确定 $ (a, b) $ 的值。
第一步:理解间断点的类型
1. 无穷间断点
若 $ x = c $ 是无穷间断点,说明当 $ x \to c $ 时,函数 $ f(x) \to \infty $ 或 $ -\infty $,通常是因为分母为零而分子不为零。
2. 可去间断点
若 $ x = c $ 是可去间断点,说明极限 $ \lim_{x \to c} f(x) $ 存在,但函数在该点无定义或值不等于极限。这通常是因为分子和分母在 $ x = c $ 处同时为零(即有公因式),可以通过约去因式“修复”函数。
第二步:利用可去间断点 $ x = 1 $
题目说 $ x = 1 $ 是可去间断点。
这意味着:
- 函数在 $ x = 1 $ 处无定义(即分母为零);
- 但极限存在,所以分子在 $ x = 1 $ 处也应为零(否则会是无穷间断点);
- 即:分子和分母在 $ x = 1 $ 处都为零,有公因式 $ (x - 1) $。
分母为零:
分母是 $ (x - a)(x - b) $,在 $ x = 1 $ 处为零,说明:
$(1 - a)(1 - b) = 0 \Rightarrow a = 1 \quad \text{或} \quad b = 1$
分子为零:
分子是 $ e^x - b $,在 $ x = 1 $ 处为零:
$e^1 - b = 0 \Rightarrow b = e$
注意:这里得到 $ b = e $。
但刚才说 $ a = 1 $ 或 $ b = 1 $,而这里 $ b = e \ne 1 $,所以必须是:
$a = 1$
所以目前我们得到:
$a = 1, \quad b = e$
但我们还要验证是否满足另一个条件:在 $ x = e $ 处是无穷间断点。
第三步:检查 $ x = e $ 是否为无穷间断点
现在我们假设 $ a = 1 $, $ b = e $,代入函数:
$f(x) = \frac{e^x - e}{(x - 1)(x - e)}$
我们看 $ x = e $ 处的情况:
- 分母:$ (x - 1)(x - e) $,当 $ x \to e $,分母趋于 0;
- 分子:$ e^x - e $,当 $ x \to e $,$ e^x \to e^e $,所以 $ e^x - e \to e^e - e \ne 0 $(因为 $ e^e \gg e $)
所以分子趋于 $ e^e - e \ne 0 $,分母趋于 0,因此:
$\lim_{x \to e} f(x) = \infty \quad \text{或} \quad -\infty$
即 $ x = e $ 是无穷间断点,符合条件!
第四步:验证可去间断点 $ x = 1 $
再看 $ x = 1 $:
- 分母:$ (x - 1)(x - e) $,在 $ x = 1 $ 为零;
- 分子:$ e^x - e $,在 $ x = 1 $ 时为 $ e^1 - e = 0 $
所以分子分母都为零,可能可去。
我们计算极限:
$\lim_{x \to 1} f(x) = \lim_{x \to 1} \frac{e^x - e}{(x - 1)(x - e)}$
令 $ x \to 1 $,分母中 $ (x - e) \to (1 - e) $,是常数;而 $ (x - 1) \to 0 $,分子 $ e^x - e \to 0 $。
我们可以拆开:
$= \lim_{x \to 1} \frac{e^x - e}{x - 1} \cdot \frac{1}{x - e}$
注意到 $ \frac{e^x - e}{x - 1} = \frac{e^x - e^1}{x - 1} \to (e^x)'|_{x=1} = e^1 = e $
而 $ \frac{1}{x - e} \to \frac{1}{1 - e} $
所以极限为:
$e \cdot \frac{1}{1 - e} = \frac{e}{1 - e}$
存在,说明是可去间断点,符合条件。
结论:
我们得到:
- $ a = 1 $
- $ b = e $
所以:
$(a, b) = (1, e)$
最终答案:
$\boxed{(1,\ e)}$