题目
34.设函数 f(x)= , xlt 0 3{x)^2-2x+k,xgeqslant 0 . 在点 x=0 处极限存在,求k的值.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查分段函数在分段点处的极限存在条件,涉及左极限与右极限的计算,以及反三角函数arctan的极限性质。
解题核心思路:
- 极限存在条件:函数在某点处的极限存在当且仅当左极限和右极限均存在且相等。
- 左极限计算:当$x \to 0^-$时,分析$\arctan \frac{1}{x}$的极限值。
- 右极限计算:当$x \to 0^+$时,代入二次函数表达式求极限。
- 等式联立:令左右极限相等,解出$k$的值。
破题关键点:
- 掌握$\arctan x$的极限性质:$\lim_{x \to -\infty} \arctan x = -\frac{\pi}{2}$。
- 正确代入分段表达式:注意$x \geq 0$时函数形式为$3x^2 - 2x + k$,当$x \to 0^+$时,高阶无穷小可忽略。
步骤1:计算左极限
当$x \to 0^-$时,$x$为负数,$\frac{1}{x} \to -\infty$。根据$\arctan x$的极限性质:
$\lim_{x \to -\infty} \arctan x = -\frac{\pi}{2}$
因此,左极限为:
$\lim_{x \to 0^-} \arctan \frac{1}{x} = -\frac{\pi}{2}$
步骤2:计算右极限
当$x \to 0^+$时,代入表达式$3x^2 - 2x + k$,由于$x^2$和$x$均为高阶无穷小,趋近于0,因此:
$\lim_{x \to 0^+} (3x^2 - 2x + k) = k$
步骤3:联立左右极限
根据极限存在条件,左右极限相等:
$-\frac{\pi}{2} = k$
解得:
$k = -\frac{\pi}{2}$