萬有的函數關係速成2. 連續和導數

1.討論間斷點類型
定義:

若函數在某點不滿足連續的條件,則該點為間斷點。

第一類間斷點是左右極限都存在的間斷點,其中左右極限相等的是可去間斷點,不相等的是跳躍間斷點;

第二類間斷點是左右極限至少有一個不存在的間斷點,包括無窮間斷點(極限為無窮)和振蕩間斷點(極限不存在且不趨于無窮 )。

例題1:

分析f(x)=\frac{x^2 - 1}{x - 1}的間斷點類型。

該函數在x = 1處無定義,

\lim_{x \to 1}\frac{x^2 - 1}{x - 1}=\lim_{x \to 1}(x + 1)=2

左右極限存在且相等,所以x = 1是可去間斷點。

例題2:

討論f(x)=\begin{cases}x + 1,x< 0\\x - 1,x \geq 0\end{cases}在x = 0處的間斷點類型。

\lim_{x \to 0^{-}}f(x)=\lim_{x \to 0^{-}}(x + 1)=1

\lim_{x \to 0^{+}}f(x)=\lim_{x \to 0^{+}}(x - 1)= - 1

左右極限都存在但不相等,x = 0是跳躍間斷點。

例題3:

判斷f(x)=\frac{1}{x}x = 0處的間斷點類型。

x \to 0時,

\lim_{x \to 0^{+}}\frac{1}{x}=+\infty

\lim_{x \to 0^{-}}\frac{1}{x}=-\infty

左右極限至少有一個不存在,x = 0是無窮間斷點,屬于第二類間斷點。

2.函數的可去間斷點的個數
定義:

函數在某點間斷,且該點左右極限存在且相等,但函數在該點無定義或函數值不等于極限值,這樣的點就是可去間斷點,確定其個數需找出函數定義域內滿足此條件的點的數量。

例題1:

f(x)=\frac{\sin x}{x}可去間斷點的個數。

函數在x = 0處無定義,

\lim_{x \to 0}\frac{\sin x}{x}=1,左右極限存在且相等,所以x = 0是可去間斷點,個數為1個。

例題2:

確定f(x)=\frac{x^2 - 4}{x - 2}可去間斷點的個數。

函數在x = 2處無定義,

\lim_{x \to 2}\frac{x^2 - 4}{x - 2}=\lim_{x \to 2}(x + 2)=4,左右極限存在且相等,x = 2是可去間斷點,個數為1個。

例題3:

計算f(x)=\frac{x^3 - 1}{x^2 - 1}可去間斷點的個數。

函數在x = 1x = - 1處無定義。

\lim_{x \to 1}\frac{x^3 - 1}{x^2 - 1}=\lim_{x \to 1}\frac{(x - 1)(x^2 + x + 1)}{(x - 1)(x + 1)}=\frac{3}{2}x = 1是可去間斷點;

\lim_{x \to - 1}\frac{x^3 - 1}{x^2 - 1}=\infty,x = - 1不是可去間斷點,

所以可去間斷點個數為1個。

3.利用導數定義求極限
定義:

函數y = f(x)在點x_0處的導數定義為f^\prime(x_0)=\lim_{\Delta x \to 0}\frac{f(x_0+\Delta x)-f(x_0)}{\Delta x},若所求極限能變形為該形式,可借助已知函數導數求解。

例題1:

已知f^\prime(2)=3,求\lim_{h \to 0}\frac{f(2 + h)-f(2)}{h}

根據導數定義,\lim_{h \to 0}\frac{f(2 + h)-f(2)}{h}=f^\prime(2)=3

例題2:

\lim_{x \to 0}\frac{e^{x + 1}-e}{x}

f(x)=e^xf^\prime(x)=e^x,則\lim_{x \to 0}\frac{e^{x + 1}-e}{x}=e\lim_{x \to 0}\frac{e^{x}-1}{x}=e\cdot f^\prime(0)=e

例題3:

已知f^\prime(a)存在,求\lim_{x \to a}\frac{xf(a)-af(x)}{x - a}

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