23.设f(x)=lim_(tto+infty)(x+e^tx)/(1+e^tx),则x=0是f(x)的().(A)可去间断点 (B)跳跃间断点(C)振荡间断点 (D)无穷间断点
题目解答
答案
为了确定 $x = 0$ 是函数 $f(x) = \lim_{t \to +\infty} \frac{x + e^{tx}}{1 + e^{tx}}$ 的哪种间断点,我们需要分析 $f(x)$ 在 $x = 0$ 处的极限行为。我们首先考虑 $x$ 的不同情况来求出 $f(x)$ 的表达式。
情况1: $x > 0$
当 $x > 0$ 时, $e^{tx}$ 随 $t \to +\infty$ 而 tends $+\infty$。因此,我们可以将 $e^{tx}$ 从分子和分母中提取出来:
$f(x) = \lim_{t \to +\infty} \frac{x + e^{tx}}{1 + e^{tx}} = \lim_{t \to +\infty} \frac{e^{tx} \left( \frac{x}{e^{tx}} + 1 \right)}{e^{tx} \left( \frac{1}{e^{tx}} + 1 \right)} = \lim_{t \to +\infty} \frac{\frac{x}{e^{tx}} + 1}{\frac{1}{e^{tx}} + 1} = \frac{0 + 1}{0 + 1} = 1.$
所以,当 $x > 0$ 时, $f(x) = 1$。
情况2: $x < 0$
当 $x < 0$ 时, $e^{tx}$ 随 $t \to +\infty$ 而 tends $0$。因此,我们可以直接代入 $e^{tx} = 0$:
$f(x) = \lim_{t \to +\infty} \frac{x + e^{tx}}{1 + e^{tx}} = \frac{x + 0}{1 + 0} = x.$
所以,当 $x < 0$ 时, $f(x) = x$。
情况3: $x = 0$
当 $x = 0$ 时,表达式变为:
$f(0) = \lim_{t \to +\infty} \frac{0 + e^{t \cdot 0}}{1 + e^{t \cdot 0}} = \lim_{t \to +\infty} \frac{0 + 1}{1 + 1} = \frac{1}{2}.$
所以,当 $x = 0$ 时, $f(0) = \frac{1}{2}$。
总结
我们得到函数 $f(x)$ 的分段表达式:
$f(x) = \begin{cases} 1 & \text{if } x > 0, \\\frac{1}{2} & \text{if } x = 0, \\x & \text{if } x < 0.\end{cases}$
间断点分析
现在,我们分析 $x = 0$ 处的左右极限:
- 左极限 $\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} x = 0$.
- 右极限 $\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} 1 = 1$.
- 函数值 $f(0) = \frac{1}{2}$.
由于左极限、右极限和函数值在 $x = 0$ 处都不相等, $x = 0$ 是 $f(x)$ 的跳跃间断点。
因此,正确答案是 $\boxed{B}$.
解析
考查要点:本题主要考查分段函数在特定点的间断类型判断,需要结合极限的计算和间断点的分类标准。
解题核心思路:
- 分情况讨论:根据$x$的不同取值(正、负、零),分析极限表达式$\lim_{t \to +\infty} \frac{x + e^{tx}}{1 + e^{tx}}$的值。
- 确定函数表达式:通过极限计算得到$f(x)$的分段表达式。
- 分析间断点类型:计算$x=0$处的左右极限和函数值,判断间断类型。
破题关键点:
- 指数函数$e^{tx}$的极限性质:当$x>0$时,$e^{tx} \to +\infty$;当$x<0$时,$e^{tx} \to 0$;当$x=0$时,$e^{tx}=1$。
- 左右极限与函数值的对比:通过左右极限是否存在且相等,结合函数值,判断间断类型。
情况1:$x > 0$
当$x > 0$时,$e^{tx} \to +\infty$,分子和分母的主导项均为$e^{tx}$,因此:
$f(x) = \lim_{t \to +\infty} \frac{e^{tx} \left( \frac{x}{e^{tx}} + 1 \right)}{e^{tx} \left( \frac{1}{e^{tx}} + 1 \right)} = \frac{0 + 1}{0 + 1} = 1.$
情况2:$x < 0$
当$x < 0$时,$e^{tx} \to 0$,直接代入得:
$f(x) = \frac{x + 0}{1 + 0} = x.$
情况3:$x = 0$
当$x = 0$时,代入原式:
$f(0) = \lim_{t \to +\infty} \frac{0 + 1}{1 + 1} = \frac{1}{2}.$
间断点分析
- 左极限:$\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} x = 0$。
- 右极限:$\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} 1 = 1$。
- 函数值:$f(0) = \frac{1}{2}$。
由于左右极限存在但不相等,且函数值不等于任一极限,因此$x=0$是跳跃间断点。