题目
[题目]设 (x)=lim _(narrow infty )dfrac (1+x)(1+{x)^2n}, 求f(x)的间断点,并说-|||-明间断点所属类型.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查分段函数的极限求解及函数间断点的判断,需要结合不同区间内变量的取值分析极限行为,进而确定函数表达式,最后通过左右极限与函数值的关系判断间断点类型。
解题核心思路:
- 分情况讨论:根据$x$的不同取值范围($|x| < 1$、$|x| = 1$、$|x| > 1$),分析$x^{2n}$的极限行为。
- 求分段表达式:结合极限结果,写出$f(x)$的分段表达式。
- 判断间断点:通过比较分段点处的左右极限与函数值,确定是否存在间断点及其类型。
破题关键点:
- 关键点1:当$|x| < 1$时,$x^{2n} \to 0$,此时$f(x) = 1 + x$;
- 关键点2:当$|x| > 1$时,$x^{2n} \to +\infty$,此时$f(x) = 0$;
- 关键点3:当$x = 1$时,分子分母均为有限值,需单独计算;
- 关键点4:通过分段点$x = -1$和$x = 1$处的左右极限与函数值的关系,判断连续性。
步骤1:分情况讨论$x$的取值范围
-
当$|x| < 1$时:
$x^{2n} \to 0$,因此
$f(x) = \lim_{n \to \infty} \frac{1+x}{1 + x^{2n}} = \frac{1+x}{1 + 0} = 1 + x.$ -
当$|x| > 1$时:
$x^{2n} \to +\infty$,分母主导项为$x^{2n}$,因此
$f(x) = \lim_{n \to \infty} \frac{1+x}{x^{2n}} = 0.$ -
当$x = 1$时:
分子为$1 + 1 = 2$,分母为$1 + 1^{2n} = 2$,因此
$f(1) = \frac{2}{2} = 1.$ -
当$x = -1$时:
分子为$1 + (-1) = 0$,分母为$1 + (-1)^{2n} = 2$,因此
$f(-1) = \frac{0}{2} = 0.$
步骤2:写出分段表达式
综合上述分析,函数$f(x)$的表达式为:
$f(x) =
\begin{cases} 0, & x \leq -1 \text{ 或 } x \geq 1, \\1 + x, & -1 < x < 1, \\1, & x = 1.\end{cases}$
步骤3:判断间断点
-
在$x = -1$处:
- 左极限($x \to -1^-$):$f(x) = 0$;
- 右极限($x \to -1^+$):$f(x) = 1 + (-1) = 0$;
- 函数值$f(-1) = 0$。
左右极限与函数值相等,故$x = -1$处连续。
-
在$x = 1$处:
- 左极限($x \to 1^-$):$f(x) = 1 + 1 = 2$;
- 右极限($x \to 1^+$):$f(x) = 0$;
- 函数值$f(1) = 1$。
左右极限不相等,且均不等于函数值,故$x = 1$为跳跃间断点。