题目
2.已知函数 f(x)= { , xgt 0 a+cos x, xleqslant 0 . 在 x=0 处连续,求常数a的值.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查函数在某点连续的定义及分段函数极限的计算方法。
解题核心思路:
函数在$x=0$处连续需满足三个条件:
- 函数在$x=0$处有定义,即$f(0)$存在;
- 左极限$\lim_{x \to 0^-} f(x)$和右极限$\lim_{x \to 0^+} f(x)$均存在;
- 左右极限相等且等于$f(0)$。
破题关键点:
- 计算右极限:利用夹逼定理处理$x \sin \frac{1}{x}$的极限;
- 计算左极限:直接代入$x=0$求$\cos x$的值;
- 联立方程:通过左右极限与$f(0)$相等求解$a$。
步骤1:计算右极限$\lim_{x \to 0^+} f(x)$
当$x \to 0^+$时,$f(x) = x \sin \frac{1}{x}$。
由于$|\sin \frac{1}{x}| \leq 1$,故$|x \sin \frac{1}{x}| \leq |x|$。
当$x \to 0^+$时,$|x| \to 0$,根据夹逼定理,得:
$\lim_{x \to 0^+} x \sin \frac{1}{x} = 0.$
步骤2:计算左极限$\lim_{x \to 0^-} f(x)$
当$x \to 0^-$时,$f(x) = a + \cos x$。
$\cos x$在$x=0$处连续,故:
$\lim_{x \to 0^-} (a + \cos x) = a + \cos 0 = a + 1.$
步骤3:利用连续性条件
函数在$x=0$处连续,需满足:
$\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^-} f(x) = f(0).$
由$f(0) = a + \cos 0 = a + 1$,联立得:
$0 = a + 1 \quad \Rightarrow \quad a = -1.$