例5 证明:当 _(0)gt 0 时, lim _(xarrow {x)_(0)}sqrt (x)=sqrt ({x)_(0)} -

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用极限的ε-δ定义证明函数极限,重点在于掌握根号函数在一点处的连续性证明方法。
解题核心思路:
- 分子有理化:将根号差转化为分式形式,便于估计大小。
- 分母下界估计:通过限制$x$的范围,找到分母的最小值,从而控制整体表达式的上界。
- δ的选择:综合考虑保证分母下界和满足误差条件的两个因素,取δ为两者的较小值。
破题关键点:
- 关键变形:$\sqrt{x} - \sqrt{x_0} = \dfrac{x - x_0}{\sqrt{x} + \sqrt{x_0}}$,将根号差转化为分式。
- 分母下界:通过限制$|x - x_0| < x_0$保证$x \geq 0$,从而$\sqrt{x} + \sqrt{x_0} \geq \sqrt{x_0}$。
- δ的取法:取$\delta = \min\{x_0, \sqrt{x_0} \cdot \varepsilon\}$,同时满足定义域和误差要求。
步骤1:分子有理化
根据根号差公式,变形得:
$|\sqrt{x} - \sqrt{x_0}| = \left| \dfrac{x - x_0}{\sqrt{x} + \sqrt{x_0}} \right| = \dfrac{|x - x_0|}{\sqrt{x} + \sqrt{x_0}}.$
步骤2:估计分母下界
当$|x - x_0| < x_0$时,$x \geq x_0 - x_0 = 0$,此时$\sqrt{x}$有意义。
进一步,$\sqrt{x} + \sqrt{x_0} \geq \sqrt{x_0}$(因为$\sqrt{x} \geq 0$),因此:
$\dfrac{1}{\sqrt{x} + \sqrt{x_0}} \leq \dfrac{1}{\sqrt{x_0}}.$
步骤3:联立不等式
结合上述结果,有:
$|\sqrt{x} - \sqrt{x_0}| \leq \dfrac{1}{\sqrt{x_0}} |x - x_0|.$
步骤4:选择δ
要使$\dfrac{1}{\sqrt{x_0}} |x - x_0| < \varepsilon$,只需$|x - x_0| < \sqrt{x_0} \cdot \varepsilon$。
同时,需保证$|x - x_0| < x_0$以确保$x \geq 0$。
因此,取$\delta = \min\{x_0, \sqrt{x_0} \cdot \varepsilon\}$。
步骤5:结论
当$0 < |x - x_0| < \delta$时,$|\sqrt{x} - \sqrt{x_0}| < \varepsilon$,故极限成立。