点 x=0 是函数 f(x)=} (sqrt(x+1)-1)/(x), & xneq 0 0, & x=0 的 ( ) 间断点.A 第一类可去B 第二类非无穷C 无穷D 第一类跳跃
点 $x=0$ 是函数 $f(x)=\begin{cases} \frac{\sqrt{x+1}-1}{x}, & x\neq 0 \\ 0, & x=0 \end{cases}$ 的 ( ) 间断点.
A 第一类可去
B 第二类非无穷
C 无穷
D 第一类跳跃
题目解答
答案
要判断点 $x=0$ 是函数 $f(x)$ 的哪一类间断点,我们需要先求出函数在该点的极限,并与函数在该点的值进行比较。
给定的函数为:
$f(x) = \begin{cases} \frac{\sqrt{x+1} - 1}{x}, & x \neq 0 \\ 0, & x = 0 \end{cases}$
第一步:计算函数在 $x \to 0$ 时的极限
我们需要计算 $\lim_{x \to 0} f(x)$。当 $x \neq 0$ 时,$f(x) = \frac{\sqrt{x+1} - 1}{x}$。
这是一个 $\frac{0}{0}$ 型的极限,我们可以通过分子有理化(即分子分母同乘分子的共轭表达式)来求解:
$\lim_{x \to 0} f(x) = \lim_{x \to 0} \frac{\sqrt{x+1} - 1}{x}$
$= \lim_{x \to 0} \frac{(\sqrt{x+1} - 1)(\sqrt{x+1} + 1)}{x(\sqrt{x+1} + 1)}$
$= \lim_{x \to 0} \frac{(x+1) - 1}{x(\sqrt{x+1} + 1)}$
$= \lim_{x \to 0} \frac{x}{x(\sqrt{x+1} + 1)}$
因为 $x \to 0$ 但 $x \neq 0$,所以可以约去分子分母中的 $x$:
$= \lim_{x \to 0} \frac{1}{\sqrt{x+1} + 1}$
将 $x = 0$ 代入:
$= \frac{1}{\sqrt{0+1} + 1} = \frac{1}{1 + 1} = \frac{1}{2}$
第二步:分析间断点类型
根据计算结果,我们得到:
- 函数在 $x=0$ 处的极限存在且有限,即 $\lim_{x \to 0} f(x) = \frac{1}{2}$。
- 函数在 $x=0$ 处的值为 $f(0) = 0$。
因为极限存在且有限(左右极限相等),所以 $x=0$ 是第一类间断点。
又因为极限值 $\frac{1}{2}$ 不等于函数值 $0$(即 $\lim_{x \to 0} f(x) \neq f(0)$),如果补充定义 $f(0) = \frac{1}{2}$,函数在该点就会连续。因此,这是一个可去间断点。
综合以上分析,点 $x=0$ 是函数 $f(x)$ 的第一类可去间断点。
对比选项:
A 第一类可去
B 第二类非无穷
C 无穷
D 第一类跳跃
正确选项是 A。
解析
本题考查函数间断点类型的判断,解题思路是先求出函数在间断点处的极限,再根据极限情况以及函数在该点的值来确定间断点的类型。
- 计算函数在$x \to 0$时的极限:
已知当$x \neq 0$时,$f(x) = \frac{\sqrt{x + 1} - 1}{x}$,求$\lim_{x \to 0} f(x)$,此为$\frac{0}{0}$型的极限,采用分子有理化的方法,分子分母同乘分子的共轭表达式$\sqrt{x + 1} + 1$,则有:
$\lim_{x \to 0} f(x) = \lim_{x \to 0} \frac{\sqrt{x + 1} - 1}{x}$
$=\lim_{x \to 0} \frac{(\sqrt{x + 1} - 1)(\sqrt{x + 1} + 1)}{x(\sqrt{x + 1} + 1)}$
根据平方差公式$(a-b)(a+b)=a^2-b^2$,上式可化简为:
$=\lim_{x \to 0} \frac{(x + 1) - 1}{x(\sqrt{x + 1} + 1)}$
$=\lim_{x \to 0} \frac{x}{x(\sqrt{x + 1} + 1)}$
因为$x \to 0$但$x \neq 0$,所以可以约去分子分母中的$x$,得到:
$=\lim_{x \to 0} \frac{1}{\sqrt{x + 1} + 1}$
将$x = 0$代入上式可得:
$=\frac{1}{\sqrt{0 + 1} + 1} = \frac{1}{1 + 1} = \frac{1}{2}$ - 分析间断点类型:
- 函数在$x = 0$处的极限存在且有限,即$\lim_{x \to 0} f(x) = \frac{1}{2}$。
- 函数在$x = 0$处的值为$f(0) = 0$。
由于极限存在且有限(左右极限相等),所以$x = 0$是第一类间断点。又因为极限值$\frac{1}{2}$不等于函数值$0$(即$\lim_{x \to 0} f(x) \neq f(0)$),若补充定义$f(0) = \frac{1}{2}$,函数在该点就会连续,因此这是一个可去间断点。