题目
lim _(xarrow 0)dfrac (1)(x)sin dfrac (1)(x)?
?
题目解答
答案
解:由题可知,当
时,
,而函数
是一个有界函数,因此该极限变为无穷大乘以一个有界函数,
∴极限
不存在但不为
。
解析
考查要点:本题主要考查极限的不存在性判断,特别是涉及无穷大与有界振荡函数乘积的情况。
解题核心思路:
当$x \to 0$时,$\dfrac{1}{x}$趋向于无穷大,而$\sin \dfrac{1}{x}$在$[-1,1]$之间无限振荡。此时需要判断无穷大乘以有界函数的极限是否存在。
破题关键点:
- 有界函数的振荡性:$\sin \dfrac{1}{x}$的值始终在$-1$到$1$之间,但振荡频率随$x \to 0$加快。
- 路径依赖性:通过构造不同的趋近路径(如$x_n = \dfrac{1}{n\pi}$和$x'_n = \dfrac{1}{(2n+1)\pi/2}$),发现极限值可能趋向于$0$或$\pm\infty$,从而说明极限不存在。
步骤1:分析各部分极限行为
- 当$x \to 0$时,$\dfrac{1}{x} \to \infty$(若$x$从右侧趋近)或$\dfrac{1}{x} \to -\infty$(若$x$从左侧趋近)。
- $\sin \dfrac{1}{x}$在$[-1,1]$之间无限振荡,无确定趋势。
步骤2:构造不同趋近路径
- 路径1:取$x_n = \dfrac{1}{n\pi}$($n$为自然数),此时$\dfrac{1}{x_n} = n\pi$,$\sin \dfrac{1}{x_n} = \sin(n\pi) = 0$,故表达式值为$0$,极限为$0$。
- 路径2:取$x'_n = \dfrac{1}{(2n+1)\pi/2}$,此时$\dfrac{1}{x'_n} = (2n+1)\pi/2$,$\sin \dfrac{1}{x'_n} = \pm 1$,故表达式值为$\pm (2n+1)\pi/2$,极限为$\pm\infty$。
步骤3:结论推导
由于不同路径下极限值不同(有的为$0$,有的为$\pm\infty$),说明原极限不存在。但因为存在路径使值趋向于$\pm\infty$,因此不能说极限是$\infty$或$-\infty$。