1.在 (-infty ,0) 上,下列函数中无界的函数是 ()-|||-(A) =(2)^x; (B) =arctan x; (C) =dfrac (1)({x)^2+1}; (D) =dfrac (1)(x)

题目解答
答案

解析
本题考查函数有界性的判定。解题思路是根据函数有界性的定义,对于给定区间内的函数,如果存在一个正数 $M$,使得对于该区间内的所有 $x$,都有 $|f(x)| \leq M$,则称函数 $f(x)$ 在该区间上有界;反之,如果不存在这样的正数 $M$,则称函数 $f(x)$ 在该区间上无界。我们需要分别分析每个选项中函数在区间 $(-\infty, 0)$ 上的取值范围。
选项A
对于函数 $y = 2^x$,指数函数的性质为:当底数 $a>1$ 时,函数在 $R$ 上单调递增。
因为 $y = 2^x$ 中底数 $2>1$,所以 $y = 2^x$ 在 $(-\infty, 0)$ 上单调递增。
当 $x$ 趋近于 $-\infty$ 时,$\lim\limits_{x \to -\infty} 2^x = 0$;当 $x = 0$ 时,$2^0 = 1$。
所以在区间 $(-\infty, 0)$ 上,$0 < 2^x < 1$,即存在 $M = 1$,使得 $|2^x| < 1 \leq M$,所以函数 $y = 2^x$ 在 $(-\infty, 0)$ 上有界。
选项B
对于函数 $y = \arctan x$,反正切函数的定义域为 $R$,值域为 $(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$。
因为反正切函数在 $R$ 上单调递增,当 $x$ 趋近于 $-\infty$ 时,$\lim\limits_{x \to -\infty} \arctan x = -\frac{\pi}{2}$;当 $x = 0$ 时,$\arctan 0 = 0$。
所以在区间 $(-\infty, 0)$ 上,$-\frac{\pi}{2} < \arctan x < 0$,即存在 $M = \frac{\pi}{2}$,使得 $|\arctan x| < \frac{\pi}{2} \leq M$,所以函数 $y = \arctan x$ 在 $(-\infty, 0)$ 上有界。
选项C
对于函数 $y = \frac{1}{x^2 + 1}$,因为 $x^2 \geq 0$,所以 $x^2 + 1 \geq 1$。
则 $0 < \frac{1}{x^2 + 1} \leq 1$,即存在 $M = 1$,使得 $|\frac{1}{x^2 + 1}| \leq 1 \leq M$,所以函数 $y = \frac{1}{x^2 + 1}$ 在 $(-\infty, 0)$ 上有界。
选项D
对于函数 $y = \frac{1}{x}$,当 $x$ 趋近于 $0^-$ 时,$\lim\limits_{x \to 0^-} \frac{1}{x} = -\infty$。
这意味着无论取多大的正数 $M$,总存在 $x$ 足够接近 $0$(且 $x<0$),使得 $|\frac{1}{x}| > M$,所以函数 $y = \frac{1}{x}$ 在 $(-\infty, 0)$ 上无界。