题目
设对任意的x,总有φ(x)≤f(x)≤g(x),且 lim x→∞ [g(x)-φ(x)]=0,则 lim x→∞ f(x)( )A. 存在且等于零B. 存在但不一定为零C. 一定不存在D. 不一定存在
设对任意的x,总有φ(x)≤f(x)≤g(x),且
[g(x)-φ(x)]=0,则
f(x)( )
A. 存在且等于零
B. 存在但不一定为零
C. 一定不存在
D. 不一定存在
| lim |
| x→∞ |
| lim |
| x→∞ |
A. 存在且等于零
B. 存在但不一定为零
C. 一定不存在
D. 不一定存在
题目解答
答案
(排除法)
令φ(x)=1-e -|x|,g(x)=1+e -|x|,f(x)=1;
显然对任意的x,满足φ(x)≤f(x)≤g(x)
且有
[g(x)-φ(x)]=
2e-|x|=0
∴
f(x)=1
∴选项(A),(C)不正确
故可排除(A)(C)
再令φ(x)=e x-e -|x|,g(x)=e -|x|+e x,f(x)=e x
显然对任意的x,满足φ(x)≤f(x)≤g(x)
且有
[g(x)-φ(x)]=
2e-|x|=0
∴
f(x)=
ex
∴f(x)的极限不存在;
∴选项(B)不正确
故可排除(B);
故选:D.
令φ(x)=1-e -|x|,g(x)=1+e -|x|,f(x)=1;
显然对任意的x,满足φ(x)≤f(x)≤g(x)
且有
| lim |
| x→∞ |
| lim |
| x→∞ |
∴
| lim |
| x→∞ |
∴选项(A),(C)不正确
故可排除(A)(C)
再令φ(x)=e x-e -|x|,g(x)=e -|x|+e x,f(x)=e x
显然对任意的x,满足φ(x)≤f(x)≤g(x)
且有
| lim |
| x→∞ |
| lim |
| x→∞ |
∴
| lim |
| x→∞ |
| lim |
| x→∞ |
∴f(x)的极限不存在;
∴选项(B)不正确
故可排除(B);
故选:D.
解析
考查要点:本题主要考查极限的夹逼定理及其适用条件,以及如何通过构造反例判断命题的正确性。
解题核心思路:
题目给出两个函数φ(x)和g(x),满足对任意x有φ(x) ≤ f(x) ≤ g(x),且limₓ→∞ [g(x)−φ(x)] = 0。需要判断limₓ→∞ f(x)是否存在。
关键点在于:
- 夹逼定理的条件:若φ(x)和g(x)的极限存在且相等,则f(x)的极限也存在且等于该值。但题目中仅给出g(x)−φ(x)的极限为0,并未保证φ(x)和g(x)的极限存在或相等。
- 构造反例:通过构造不同的φ(x)、g(x)和f(x),验证不同情况下f(x)的极限是否存在,从而排除错误选项,确定正确答案。
排除选项A和C
构造例子1:
- 设φ(x) = 1 − e⁻|x|,g(x) = 1 + e⁻|x|,f(x) = 1。
- 显然φ(x) ≤ f(x) ≤ g(x)对任意x成立。
- 计算limₓ→∞ [g(x)−φ(x)] = limₓ→∞ 2e⁻|x| = 0,满足条件。
- 此时limₓ→∞ f(x) = 1(存在且不为零),说明选项A(存在且等于零)和C(一定不存在)不成立。
排除选项B
构造例子2:
- 设φ(x) = eˣ − e⁻|x|,g(x) = eˣ + e⁻|x|,f(x) = eˣ。
- 显然φ(x) ≤ f(x) ≤ g(x)对任意x成立。
- 计算limₓ→∞ [g(x)−φ(x)] = limₓ→∞ 2e⁻|x| = 0,满足条件。
- 此时limₓ→∞ f(x) = limₓ→∞ eˣ = +∞(极限不存在),说明选项B(存在但不一定为零)不成立。
结论
通过上述反例可知,f(x)的极限可能存在也可能不存在,因此正确答案为D(不一定存在)。