题目
设函数 f(x)=} sin (1)/(x), & x neq 0, 1, & x=0, 则当 x to 0 时,f(x) 是 A. 无穷小B. 无穷大C. 既不是无穷大,也不是无穷小D. 极限存在但不是 0
设函数 $f(x)=\begin{cases} \sin \frac{1}{x}, & x \neq 0, \\ 1, & x=0, \end{cases}$ 则当 $x \to 0$ 时,$f(x)$ 是
- A. 无穷小
- B. 无穷大
- C. 既不是无穷大,也不是无穷小
- D. 极限存在但不是 0
题目解答
答案
当 $ x \to 0 $ 时,$ \frac{1}{x} \to \infty $,导致 $ \sin \frac{1}{x} $ 在 $[-1, 1]$ 内无限振荡,无确定极限。
- **无穷小判断**:$ f(x) $ 值在 $[-1, 1]$ 振荡,不趋近于 0,排除 A。
- **无穷大判断**:$ f(x) $ 值有界,不趋近于无穷大,排除 B。
- **极限判断**:$ f(x) $ 振荡无极限,排除 D。
**答案**:C.既不是无穷大,也不是无穷小
解析
考查要点:本题主要考查函数在某点的极限概念,特别是当自变量趋近于某值时,函数是否为无穷小或无穷大的判断。
解题核心思路:
- 理解无穷小与无穷大的定义:无穷小指函数值无限趋近于0;无穷大指函数值绝对值无限增大。
- 分析函数行为:当$x \to 0$时,$\sin \frac{1}{x}$的值在$[-1, 1]$内无限振荡,但始终有界。
- 排除法验证选项:
- 排除A:函数值不趋近于0;
- 排除B:函数值有界,不趋于无穷大;
- 排除D:极限不存在;
- 确定C:既不满足无穷小也不满足无穷大。
破题关键点:
- 振荡无界的极限不存在:$\sin \frac{1}{x}$的振荡性导致极限不存在,但函数值始终有界。
当$x \to 0$时,$\frac{1}{x}$的绝对值趋于无穷大,$\sin \frac{1}{x}$的值在$[-1, 1]$之间无限振荡。具体分析如下:
无穷小判断
若$f(x)$是无穷小,则$\lim_{x \to 0} f(x) = 0$。
- 但取$x = \frac{1}{\frac{\pi}{2} + 2k\pi}$($k$为整数),此时$\sin \frac{1}{x} = 1$,极限不为0。
- 因此$f(x)$不是无穷小,排除选项A。
无穷大判断
若$f(x)$是无穷大,则$\lim_{x \to 0} |f(x)| = +\infty$。
- 但$\sin \frac{1}{x}$的值始终在$[-1, 1]$内,绝对值不超过1,有界。
- 因此$f(x)$不是无穷大,排除选项B。
极限存在性判断
若极限存在,则无论$x$以何种方式趋近于0,函数值应趋于同一常数。
- 取$x = \frac{1}{k\pi}$($k$为正整数),此时$\sin \frac{1}{x} = 0$;
- 取$x = \frac{1}{\frac{\pi}{2} + k\pi}$,此时$\sin \frac{1}{x} = \pm 1$。
- 极限值不唯一,极限不存在,排除选项D。
结论:$f(x)$既不是无穷小,也不是无穷大,故选C。