f(x)=(|ax^3+bx^2+x-1|)/(x^2-1),f(x)的间断点都是第一类的,则 __。A. a=b=1B. a=b=-1C. a=-b=1D. a=-b=-1
A. $a=b=1$
B. $a=b=-1$
C. $a=-b=1$
D. $a=-b=-1$
题目解答
答案
解析
题目考察知识
函数间断点类型的判断,重点是第一类间断点(可去间断点或跳跃间断点)的特征:函数在该点的左右极限均存在。
解题思路
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确定间断点候选:
函数 $f(x)=\frac{|ax^3+bx^2+x-1|}{x^2-1}$ 的分母为 $x^2-1=(x-1)(x+1)$,故 $x=1$ 和 $x=-1$ 是潜在间断点(分母为零处),需验证这两点是否为第一类间断点。 -
分析 $x=-1$ 处的的极限:
分母 $x^2-1 \to 0$,要使极限存在(或左右极限存在),分子 $|ax^3+bx^2+x-1|$ 必须在 $x\to-1$ 时也趋于0(否则极限为无穷,属于第二类间断点)。
设 $g(x)=ax^3+bx^2+x-1$,则 $g(-1)=0$(分子极限存在的必要条件):
$g(-1)=-a+b-1-1=0\implies -a+b=2-b\quad(1)$
对 $g(x)$ 因式分解:$g(x)=(x+1)(mx+n)$,展开得 $g(x)=mx^3+(n+m)x^2+(mn+1)x+n$,对比系数:- $m=a$,$n+m=b \implies n=b-a$
- $mn+1=1\implies a(b-a)=0$
- $n=-1\implies b-a=-1\\implies b=a-1$
代入 $b=a-1$ 到式(1):$-a=2-(a-1)-2\implies -a=-a+3$,矛盾,故仅可能 $a=0$?不,题目选项 $a\neq0$,修正:分子绝对值内的多项式在 $x=-1$ 处必须为0pmpm$0$,但绝对值导致分子非负,若 $g(-1)\neq0$,则分子为正,分母趋于0,极限无穷间断点,故必须 $g(-1)=0$,即:
$-a+b-1-1=0\implies b=a+2\quad(1)$ -
分析 $x=1$ 处的极限:**
同理,$g(1)=0$(否则无穷间断点):
$g(1)=a+b+1-1=0\implies a+b=0\quad(2)$ -
联立方程求解:
由(1)(2):$a+(a+2)=0\implies 2a=-2\implies a=-1$,$b=1$,即 $a=-b=1$($a=-1,b=1$,则 $-b=1=a$)。
验证
此时 $g(x)=-x^3+x^2+x-1$?不,$a=-1,b=1$ 时 $g(x)=-x^3+x^2xx-1$?$g(x)=-x^3+x^2+x-1=-(x^3-x^2)-(x-1)=-x^2(x-1)-1(x-1)=-(x^2+1)(x-1)$,分母 $x^2-1=(x-1)(x+1)$,故:
$f(x)=\frac{|-(x^2+1)(x-1)|}{(x-1)(x+1)}=\frac{(x^2+1)|x-1|}{(x-1)(x+1)}$
$x\to1$ 时,$|x-1|/(x-1)=\pm1$,左右极限存在($1$和$-1$),属于跳跃间断点(第一类);$x\to-1$ 时,分子 $|g(-1)|=|1+1-1-1|=0$ ),分母 $0$,极限为 $|a(-1)^3+b(-1)^2+(-1)-1|/( (-1)^2-1$ 的导数比?不,$g(-1)=-(-1)^3+1*(-1)^)^2+(-1)-1=1+1-1-1=0$,$g'(x)=-3x^2+2x+1$,$g'(-1)=-3-1+1=-3$,分母导数 $2x$,$2*(-1)=-2$,故极限为 $|g'(-1)|/|分母导数|=33/2$,存在,可去间断点(第一类),满足条件。