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典型例题 极限与连续的62个典型习题
.
习题14求 .
解原式
.
习题15求 .
解 ∵ , ,原式 = 0.
习题16证明 ( 为常数)。
证 (令 )
.
习题17求 .
解原式 .
习题18求 .解(连续性法)
原式
.
习题19试证方程 (其中 )至少有一个正根,并且它不大于 .
证设 ,此初等函数在数轴上连续, 在 上必连续。∵ 而
若 ,则 就是方程 的一个正根。
极限与连续的62个典型习题
习题1设 ,求 .
解记 ,则有
, .另一方面
.
因为 ,故 .利用两边夹定理,知
,其中 .
例如 .
习题2求 .
解
,
即
.
.
利用两边夹定理知
.
习题3求 .
解
习题4求 .
解(变量替换法)令 ,则当 时, 于是,
原式 .
习题5求 .
解(变量替换法)令 ,
原式
.
习题6求 ( 型)。
为了利用重要极限,对原式变形
习题26设数列 由下式给出 求
解 不是单调的,但 单增,并以3为上界,故有极限。设 单减,并以2为下界,设 在等式 两边按奇偶取极限,得两个关系 ,解出 由于的奇数列与偶数列的极限存在且相等,因此 的极限存在,记 于是 故有 解出 (舍去负值 )
习题27设 试证 收敛,并求极限。
证 显然 假设 则由 ,可解出 (舍去 )。下面证明 收敛于 由于
,
递推可得
由两边夹可得 故
习题28设 试证
(1) 存在;(2)当 时, 当 时,
证 显然有 又
单减有下界。 收敛。令 在原式两边取极限得 由此可解出 或 当 时, 归纳假设 则 而 ,有 因此 时 即 时)。
当 时,由 的单减性便知即当 时,即
(当 时)。
习题29
习题30若 收敛,则
证 收敛,设 故 必有界。设
因此 而
习题31求
变量替换求极限法
(为求 有时可令 而 )
习题32求 ( 为自然数)
解 令 则 因此
习题33求
解 令 且当 时 故 原式
习题34求
解 先求 令 则上式
故原式
用等价无穷小替换求极限
习题35求
解 记
原式=
=
习题36设 与 是等价无穷小, 求证
(1) (2)
证 即
其中 故
(2)
习题37设 为自然数, 试证 使
证∵ ,而
.由两边夹定理知,原式成立.
习题24设 任取 记
试证 存在,并求极限值。
证
故
由题设
由于
故 单调有下界,故有极限。设
由 解出 (舍去 )。
习题25设 求
解 显然 有上界 ,有下界
当 时
即 假设 则
故 单增。
存在。设 则由 得 即
(舍去负值)。当 时,有
用完全类似的方法可证 单减有下界 ,同理可证
习题57设函数 且 试证
证 因为连续,所以 在 上有界。又因为 所以
当 时,恒有 取 则存在自然数 使得 .记 ,则 且 于是
下面估计上式右边三项的绝对值。
(1)
若 ,则由零点存在定理可知在 内至少存在一点 ,使 .即
故方程 至少有一正根,且不大于 .
习题21求 .
解原式 .
习题20设 满足 且 试证
证 取 使得当 时有
即 亦即 于是递推得
从而由两边夹准则有
习题22用定义研究函数 的连续性。
证首先,当 是连续的。同理,当
也是连续的。而在分段点 处
故
习题23求证 .
(解:先改写为分段函数,结论为:
习题45求 为何值时,函数 ,在 上处处连续。
只需讨论分段点处的连续性:
要在 处连续,必有
习题46设 ,定义 求
解 有下界 即 有 又 ,即 单减有下界,故有极限。设 且 有 有
(舍去负根)(注意:先证明极限的存在是必要的。)
习题47
(解: 单增有上界 ,可解出极限 )
习题50证明方程 至少有一个正根,且不超过
证 设 而
如果 则 即为 的零点.如果 则由介值定理知 使 即 为所求,故原命题成立.
习题51若函数 可以达到最大值和最小值,求证
证 设 则对任意 有 或有 由 的任意性,可知
习题52设 且恒大于零,证明 在 上连续.
证 任取 由于 在 处连续且大于 使当 时(若 为左端点,则应为 类似处理 有
亦即 是 的第一类(可去)间断点.
习题56求函数 的间断点并判定其类型。
解 的分段点为
是 的第一类(跳跃)间断点。当 时, 在点
处, 无意义,故 是 的间断点。因为
是第一类(可去)间断点。显然 都是极限为 的第二类间断点。当 时, 在点 时, 没定义,故 是 的间断点。又 不存在,故为第二类间断点。
习题48设 且 证明 使
证 若 则取 若 则可取 则令 必有 且 由零点定理知 使 即
习题49(选择题)设 在 内有定义, 连续且 有间断点,则
(A) 必有间断点,(B) 必有间断点,
(C) 必有间断点,(D) 必有间断点.
解 选[D]((A) 因 的值域可能很小。
(B)反例 而 无间断点。
(C) 总有定义。
习题7求 .解原式
.
习题8求 .解由于
.
而
.故 不存在。
习题9研究下列极限 (1) .
∵ 原式 ,其中 , . ∴ 上式极限等于0,即 .(2) .
因为 , , 所以 .
(3) . 原式 .
习题10计算 .
解原式
.
习题11
.
习题12已知 ,求 的值。
解首先 ,∴
原式 ,
∴ ,而 .
习题13下列演算是否正确?
可找到 使当 时有
取 则当 时,有
故知 在 处连续。由 的任意性,知 在 上连续.
习题53设 试讨论 在 处的连续性.
解
时, 在 处连续,
时, 为 的跳跃间断点(第一类间断点).当 时 为第二间断点。
习题54设函数 问当 在 处连续。解
即 时, 在 处连续。
习题55求函数 的间断点,并判定其类型.
解 因当 ( 为任一整数)时, 是 的间断点。再细分,当 时, 不存在,故除 处的任何整数都是 的第二类间断点。因
证 (分析:要证 使 即要证 有根 ) 令 ,显然在 上连续,于是 记 则
又 对函数 应用介值定理,知 使 即存在 使
习题38设 证明
使
证 (分析:将结果变形 )
记 则
于是
或
由介值定理知
即
习题39设 且 证 使
证 反证法。若不存在点 使 即 均有 连续,不妨设恒有 于是 此与 矛盾。故 使
习题40设 且 又 证明至少有一点 使
证 故 在 上有最大值 和最小值 ,使 于是 由介值定理,知 使
习题41证明方程 至少有一个小于1的正根。
证 设 显然 但
使 即方程 至少有一个小于1的正根 存在。
习题42设 连续,求
解
故 由于 在=1,-1处连续,所以
习题43试证方程 至少有一个实根。
证 做函数 显然
使 即 在 内必有实根。
习题44求 的连续区间。