题目
设 f(x) = lim_(n to infty) x (1 - x^2n+1)/(1 + x^2n),求 f(x) 的间断点并指出类型。
设 $f(x) = \lim_{n \to \infty} x \frac{1 - x^{2n+1}}{1 + x^{2n}}$,求 $f(x)$ 的间断点并指出类型。
题目解答
答案
函数 $ f(x) = \lim_{n \to \infty} x \frac{1 - x^{2n+1}}{1 + x^{2n}} $ 的表达式如下:
- 当 $ |x| < 1 $ 时,$ x^{2n} \to 0 $,$ x^{2n+1} \to 0 $,故 $ f(x) = x $。
- 当 $ x = 1 $ 时,$ f(1) = \lim_{n \to \infty} \frac{0}{2} = 0 $。
- 当 $ x = -1 $ 时,$ f(-1) = \lim_{n \to \infty} (-1) \frac{2}{2} = -1 $。
- 当 $ |x| > 1 $ 时,$ x^{2n} \to \infty $,$ x^{2n+1} \to \infty $(或 $ -\infty $),故 $ f(x) = -x^2 $。
综上,$ f(x) $ 的表达式为:
$f(x) = \begin{cases} x & (|x| < 1), \\ 0 & (x = 1), \\ -1 & (x = -1), \\ -x^2 & (|x| > 1). \end{cases}$
间断点分析:
-
$ x = 1 $:
$\lim_{x \to 1^-} f(x) = 1$,$\lim_{x \to 1^+} f(x) = -1$,$f(1) = 0$。
极限不相等且不等于函数值,为跳跃间断点(第一类间断点)。 -
$ x = -1 $:
$\lim_{x \to -1^-} f(x) = -1$,$\lim_{x \to -1^+} f(x) = -1$,$f(-1) = -1$。
极限相等且等于函数值,连续点。
结论:
函数 $ f(x) $ 的间断点为 $ x = 1 $,类型为跳跃间断点(第一类间断点)。
$\boxed{x = 1 \text{(跳跃间断点)}}$