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数学
题目

讨论 (x)=dfrac (1)(x) 在区间(0,1),(1,2), (2,+infty ) (0,+infty ) 上的有界性.

题目解答

答案

区间 ( (0, 1) ):

在 ( (0, 1) ) 区间内, ( 是一个单调递减函数。

当 即 ( f(x) ) 在 ( (0, 1) ) 区间上无界。

区间 ( (1, 2) ):

在 ( (1, 2) ) 区间内, ( 同样是单调递减函数。

在这个区间内, ( f(x) ) 的取值范围是 ( ,即 ( f(x) ) 在 ( (1, 2) ) 区间上有界。

区间 

在 () 区间内, ) 依然是单调递减函数。

( f(x) ) 在这个区间内取值范围是 ( 区间上有界。

区间 (:

在 ( 是单调递减函数。

从前面的讨论可以看出, ( f(x) ) 在 ( (0, 1) ) 区间上无界,在 (区间上有界。

解析

考查要点:本题主要考查函数有界性的判断,需要结合函数单调性分析不同区间内的取值范围。

解题核心思路:

  1. 明确有界性定义:若存在实数$M$,使得$|f(x)| \leq M$在区间内恒成立,则$f(x)$在该区间上有界。
  2. 利用单调性分析极值:函数$f(x)=\dfrac{1}{x}$在定义域内单调递减,可通过端点值确定取值范围。
  3. 分区间讨论:分别判断每个区间内是否存在无界情况(如趋近于无穷大)。

破题关键点:

  • (0,1):当$x \to 0^+$时,$f(x) \to +\infty$,故无界。
  • (1,2)和(2,+\infty):通过端点值确定取值范围,均为有界。
  • (0,+\infty):因包含无界的子区间(0,1),整体无界。

区间 $(0,1)$

  1. 单调性:$f(x)=\dfrac{1}{x}$在$(0,1)$上单调递减。
  2. 极限分析:当$x \to 0^+$时,$f(x) \to +\infty$。
  3. 结论:函数值无上界,故在$(0,1)$上无界。

区间 $(1,2)$

  1. 单调性:$f(x)=\dfrac{1}{x}$在$(1,2)$上单调递减。
  2. 取值范围:当$x=1$时,$f(x)=1$;当$x=2$时,$f(x)=\dfrac{1}{2}$,故$f(x) \in \left( \dfrac{1}{2}, 1 \right]$。
  3. 结论:存在界$M=1$,故在$(1,2)$上有界。

区间 $(2,+\infty)$

  1. 单调性:$f(x)=\dfrac{1}{x}$在$(2,+\infty)$上单调递减。
  2. 取值范围:当$x=2$时,$f(x)=\dfrac{1}{2}$;当$x \to +\infty$时,$f(x) \to 0$,故$f(x) \in \left( 0, \dfrac{1}{2} \right]$。
  3. 结论:存在界$M=\dfrac{1}{2}$,故在$(2,+\infty)$上有界。

区间 $(0,+\infty)$

  1. 综合分析:包含无界区间$(0,1)$,因此整体无界。
  2. 结论:在$(0,+\infty)$上无界。

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