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第一章 函数、极限与连续

选择题

  1. 极限
A. 等于 ;    B. 等于 ;    C. 等于 ;    D. 不存在。
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答案: (A)

解析: 这是“”型极限。设原极限为 ,取对数:

可得

从而

故选(A)。(B)的指数符号错误;(C)的指数数值错误;极限存在,故(D)错误。


  1. 处连续, 处间断,又 ,则
A. 处间断;    B. 处间断;
C. 处间断;    D. 处间断。
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答案: (D)

解析: 因为 处连续且 ,所以 的某邻域内有定义并连续。若

处连续,则

也应在 处连续,与题设矛盾。因此(D)必成立。

其余选项均不一定成立。例如复合函数可能因内层函数的取值范围而连续;取 为常值函数可否定(B);间断函数平方后也可能成为常函数,可否定(C)。


  1. 在点 连续”是“ 在点 处连续”的( )条件。
A. 必要非充分;    B. 充分非必要;    C. 充要;    D. 既非充分又非必要。
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答案: (B)

解析: 处连续,则绝对值函数连续,故复合函数 处连续,因此前者是后者的充分条件。

反之不成立。例如

处间断,但 连续。所以该条件充分但非必要。


  1. 设数列 满足 ,则下列正确的是
A. 若 发散,则 必发散;    B. 若 无界,则 必有界;
C. 若 有界,则 必为无穷小;    D. 若 为无穷小,则 必为无穷小。
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答案: (D)

解析:,则

故(D)正确。

(A)可取 ;(C)可取 。对(B),令

均无界,而


A. 在 内有界;    B. 当 时为无穷大;
C. 在 内无界;    D. 当 时有极限。
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答案: (C)

解析:

,所以函数在实数轴上无界。

但当 时函数值为零;当 时函数值趋于 。因此它既不趋于无穷大,也不存在极限,故只有(C)正确。


  1. 均不连续,则在
A. 均不连续;
B. 不连续, 的连续性不确定;
C. 的连续性不确定, 不连续;
D. 的连续性均不确定。
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答案: (D)

解析: 两个间断函数的间断可能在和或积中相互抵消,也可能保留下来。例如令

,则

二者均连续;改变函数的取法,又可使和或积不连续。因此 的连续性均不能确定。


  1. 时,
A. 高阶无穷小;    B. 低阶无穷小;    C. 等价无穷小;    D. 同阶但非等价无穷小。
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答案: (D)

解析: 由展开式

所以

并且

比值为非零有限常数但不等于 ,故二者同阶但不等价。


则下列结论:

(1) 为可去间断点;

(2) 为跳跃间断点;

(3) 为无穷间断点。

中正确的个数是

A. 0;    B. 1;    C. 2;    D. 3。
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答案: (D)

解析: 时,

处,极限为 ,故为可去间断点;在 处,左右极限分别为 ,故为跳跃间断点;在 附近,

其绝对值趋于无穷大,故为无穷间断点。三个结论均正确。


  1. 把当 时的无穷小量

排列起来,使排在后面的是前一个的高阶无穷小,则正确的排列次序是

A. ;    B.
C. ;    D.
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答案: 按当前题面,无正确选项。

解析:

又因为

所以

然而

因此 并不是无穷小量,无法按题意排序。按现有题面,四个选项均不成立,题目中的指数或括号很可能存在排印错误。


中,无穷大量是

A. ①②;    B. ③④;    C. ②④;    D. ②。
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答案: (D)

解析: 分别取对数。

对①,

左右趋向不同,原极限不存在。

对②,

故②趋于

对③,

左右趋向不同,原极限不存在。

对④,

故④趋于 。因此只有②是无穷大量。

填空题

  1. 题目如下:
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答案:

解析:

,则

又因 ,有

故极限为


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答案:

解析: 由题设极限有限可知 。利用

所以


  1. 为正的常数,则
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答案:

解析:

因此括号内为

取对数后,原极限的对数为

故原极限为


在点 处连续,则常数

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答案: 按当前题面,不存在满足条件的常数

解析: 时,,故

时,分子趋于 ,分母趋于 ,所以右极限为 。而

为有限常数,因此函数不可能在 处连续。题面很可能存在录入错误。


  1. 时是 阶无穷小(填数字)。
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答案:

解析:

所以

故它是关于 的四阶无穷小。


  1. 已知

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答案:

解析: 取对数:

因此


  1. 题目如下:
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答案:

解析: 提出最大项

括号内趋于 ,其 次方根也趋于 ,故极限为


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答案:

解析:

于是

左端极限为 ,故


  1. 题目如下:
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答案:

解析:

因此反正切函数的自变量趋于 ,从而


  1. 题目如下:
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答案:

解析:,则

所以


  1. 题目如下:
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答案:

解析:

时,底数趋于 ,故

因此


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答案:

若约定 ,则

解析: 时,

,原比值趋于零,不可能等于 ,故 。此时

从而


  1. 函数

的连续区间是

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答案:

解析: 各分段在其内部连续,只需考察 。有

。故函数在 处连续,从而在整个实数轴上连续。

计算题

  1. 求下列极限:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

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答案: (1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

解析: (1) 分子有理化:

利用 ,得极限为

(2)

因此原极限为

(3)

(4)

所以分子为

,故极限为

(5) 时,

令原式为 ,则

故原极限为

(6) 令原式为 ,取对数:

由于 ,故 ,从而

(7) 通分得

分子等价于 ,分母等价于 ,故极限为

(8) 有理化:

时,,分母等价于 ,故极限为

(9)

因此原式为

(10)

所以

取对数后有

故原极限为

(11)

,并且

因此

(12) 原式为

注意到

所以原式等于

对后一项使用洛必达法则可得其极限为 ,故所求极限为

(13) 底数趋于 。当该比值小于或大于 时,原式分别趋于

,则

从而

故极限为

(14) 时,两个对数均趋于零。利用 ,有

(15) 利用立方和公式

(16) 反复使用倍角公式,得到

因此当 时,

由于

故极限为 。当 时,各因子均为

(17) 分别计算左右极限。

时,令 ,则

时,令 ,则

左右极限相等,所以所求极限为 。虽然 ,但函数值不影响该极限。


(Ⅰ)求

(Ⅱ)求

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答案: (Ⅰ)

(Ⅱ)

解析: 因为 ,且对任意

所以

单调递减且有下界 ,从而收敛。设极限为 ,对递推式取极限:

上仅在 时为零,因此

再由


  1. 为常数,

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答案:

解析: 分三种情形。

时,分母大于 ,而 ,故

时,

时,

所以

因此对任意 ,极限均为


试确定常数 的值。

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答案:

解析:

于是

要使极限为 ,必须有


  1. 讨论下列函数的连续性并判断间断点的类型:

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

(Ⅳ)

(Ⅴ)

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答案: (Ⅰ)在 处为可去间断点,在 处为跳跃间断点。

(Ⅱ)在 处均为跳跃间断点。

(Ⅲ)在 处为可去间断点。

(Ⅳ)在 处为无穷间断点,在 处为可去间断点。

(Ⅴ)在 处为跳跃间断点。

解析: (Ⅰ) 函数定义域为

在各定义区间内连续。考察两个间断点:

为可去间断点。

时,

为跳跃间断点。

(Ⅱ) 逐点求极限可得

它在 内连续。

处,

处,

因此 均为跳跃间断点。

(Ⅲ) 两个分段在各自定义区间内连续。只需考察

为可去间断点。若补充定义 ,则函数在 上连续。

(Ⅳ) 内,原式在

处无定义,其余各点连续。

时,

指数在两侧分别趋于 ,而底数 ,故这两点为无穷间断点。

时,,指数趋于 ,所以

故这两点为可去间断点。

(Ⅴ) 根据 的取值,有

处,

为跳跃间断点;其余各点连续。

证明题

  1. ,求证: 收敛并求
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答案:

解析:。若 ,则

,故 。由数学归纳法,

所以 单调递增,并且以 为上界,故必收敛。

设极限为 ,对递推式取极限:

。由于 ,不可能有 ,所以


  1. 证明:
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答案:

解析:

取对数:

右端是函数 在区间 上的黎曼和,因此

两边取指数即得结论。


(Ⅰ)当 时无穷小 可比较、不等价,即

求证:

(Ⅱ)当 时, 均为正值,求证:

其中一端极限存在,则另一端极限也存在且相等。

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答案: 两项结论均成立。

解析: (Ⅰ)

可写成

于是

为有限数,则

从而 。因此

,且

同样有

故在两种情形下均有

(Ⅱ) 因为 且二者均趋于零,所以

又由

同时 ,故

也就是说,两个幂指函数取对数后的指数互为等价量。若其中一个指数的极限存在,则另一个指数具有相同极限;再利用指数函数的连续性,得到


  1. 连续, 为任意 个正数,求证:存在 ,使得
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答案: 所述 必存在。

解析:

因为 ,所以

两边除以正数 ,得到

,任取一个 即可。若 ,取 ,使

函数 在以 为端点的闭区间上连续。由介值定理,存在该区间内一点 ,使

由于两个端点都位于 ,故


  1. 连续,且对任意 ,总存在 ,使得

试证:存在 ,使得

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答案: 必存在 ,使

解析: 由于 在闭区间上连续, 也连续。由最值定理,存在 ,使

根据题设,对 ,存在 ,使

另一方面,由 的最小性,

因此

只能有 。所以

即得结论。


  1. 连续,,求证:
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答案:

解析:,取 。存在 ,使得当 时,

从而

时,

右端随 趋于 ,故原积分也趋于


  1. 连续,,证明:
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答案:

解析: 作变量替换 ,得

任取 。由 ,存在 ,使得

时,

其中

无关。令 ,再由 的任意性可得所证结论。


  1. (Ⅰ)设 连续,且

求证:无穷小

(Ⅱ)求证

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答案: (Ⅰ)

(Ⅱ)按当前题面严格计算,

并非 。若分母的三次方改为二次方,则极限才为

解析: (Ⅰ)

,并且

由洛必达法则及

再令 ,得到

(Ⅱ) 时,

因此

并且

所以

这说明题面所标注的结论 与现有表达式不一致。