**章 函数极限连续 本章的知识点与重难点概要 1.函数是微积分研究的对象,函数部分的知识点和重难点:函数的定义域、复合函 数、反函数、分段函数和函数的性质. 2.极限是微积分的理论基础,研究函数的性质实质上是研究各种类型的极限,如连 续、导数、定积分、无穷级数等.极限部分的知识点和重难点是求极限. 3.无穷小是极限为零的特殊变量,极限问题可以归结为无穷小问题.无穷小的知识 点和重难点:无穷小的比较、无穷小的阶、用等价无穷小替换求极限. 4.我们研究的对象是连续函数或除若干点外是连续的函数.由于函数的连续性是通 过极限来定义的,判断函数是否连续以及函数间断点的类型等问题本质上仍是求极限.因 此,函数连续性的知识点和重难点:掌握间断点类型的判断方法,特别是分段函数在分段 点的连续性,以及连续性的应用. 5.函数的许多性质与���续性有关,要掌握有界闭区间上连续函数的性质:有界性定 理,*大值、*小值定理,介值定理与零点存在性定理,**是会应用这些性质. **节 函数与性质 一、内容选讲概述 【函数的定义】 设D是一个给定的数集,如果对每一x∈D,按照一定的法则总存在**确定的值y 与之对应,则称y是x的函数,记为y=f(x).其中x称为自变量,y称为因变量;数集D 称为该函数的定义域,W={yy=f(x),x∈D}称为函数y=f(x)的值域. 函数定义有两个要素:定义域和对应法则.当两个函数的定义域和对应法则完全相同 时,这两个函数相同. 另外,函数的表示具有与字母的无关性,即y=f(x)与s=f(t)可表示同一个函数. 【复合函数】 设函数y=f(u)的定义域为U,函数u=φ(x)的定义域为D.如果函数u=φ(x)值域是 U的子集,则称y=f[φ(x)]是定义在D上的复合函数.其中u称为中间变量.若u= φ(x)值域不含在y=f(u)的定义域内,则u=φ(x)与y=f(u)不能复合. 【反函数】 设函数y=f(x)的定义域为D,值域为W.如果对每一y∈W,都存在**的x∈D, 使得y=f(x),这样就得到了定义在W上、值域为D的函数,称为函数y=f(x)的反函 数,记为x=f-1(y),习惯上记为y=f-1(x). 【初等函数】 常值函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数统称为基本初等函 数.由基本初等函数经过有限次的四则运算和有限次的复合步骤构成的函数,称为初 等函数. 分段函数一般不是初等函数,但也存在分段函数是初等函数的情形.如函数 y=-x, x≤0 x,x>0 是初等函数,因为它可以用一个式子y=x=x2表示. 【函数的性质】 (1)奇偶性:设函数f(x)定义域D关于原点对称,若对任意的x∈D,都有f(-x)= f(x),则称f(x)为偶函数;若对任意的x∈D,都有f(-x)=-f(x),则称f(x)为奇 函数. (2)周期性:设函数f(x)的定义域为D,若存在l≠0,使得对任意的x∈D,都有x+l ∈D,且f(l+x)=f(x),则称f(x)为周期函数.其中l称为周期.通常把周期函数f(x) 的*小正周期函数称为f(x)周期. (3)有界性:设函数f(x)的定义域为D,若存在M>0,使得对任意的x∈D,都有 f(x)≤M,则称f(x)为D上的有界函数;否则称为无界函数. (4)单调性:设函数f(x)的定义域为D,若对任意的x1,x2∈D,当x1f(x2),则称f(x)在D上是严格单调减少 函数. 二、例题选讲 1.求函数定义域例题选讲 例1 求函数f(x)=1 lg(3-x)+49-x2的定义域及f[f(-7)]. 解 要使f(x)有意义,则应有 3-x>0 3-x≠1 49-x2≥0, 解之得-7≤x<2,20 2-x≠0, 解之得-21.于是f(x)+ f2 x的定义域为(-2,-1)∪(1,2). 注 求函数的定义域,通常是指函数有定义的自变量变化范围. 2.复合函数例题选讲 例3 已知f(x)= 1,x≤1 0,x>1 , g(x)= 2-x2,x≤1 2,x>1 ,求f[g(x)]和 g[f(x)]. 解 f[g(x)]= 1,g(x)≤1 0,g(x)>1 , 由g(x)= 2-x2,x≤1 2,x>1可知:当x>1 时,g(x)=2;当x≤1时,根据g(x)=2-x2,得1≤g(x)≤2,所以 f[g(x)]= 1,g(x)≤1 0,g(x)>1 =1,x=1 0,x≠1. 又因为g[f(x)]= 2-f2(x),f(x)≤1 2,f(x)>1 ,由f(x)= 1,x≤1 0,x>1可知 f(x)≤1,所以 g[f(x)]= 1,x≤1 2,x>1. 3.函数奇偶性例题选讲 例4 设函数f(x)满足方程2f(x)+f1 x=a x(a为常数),证明:f(x)是奇函数. 证明 用 1x代换原方程中的x,得 2f1 x+fx=ax, 与原方程联立方程组,解得 f(x)=a32x-x.由于f(-x)=a 32-x+x=-a 32x-x=-f(x), 所以f(x)是奇函数. 例5 (1)判断函数f(x)=ax-1 ax+1[ln(1-x)-ln(1+x)]的奇偶性(a>0且a≠1); (2)若f(x)= φ(x),x<0 0,x=0 x-1 x,x>0 在(-∞,+∞)内是偶函数,求φ(x). 解 (1)因为 f(-x)=a-x-1 a-x+1[ln(1+x)-ln(1-x)] =1-ax 1+ax[ln(1+x)-ln(1-x)] =ax-1 ax+1[ln(1-x)-ln(1+x)]=f(x), 所以f(x)是偶函数. (2)f(x)在(-∞,+∞)内是偶函数,当x<0时,-x>0,那么 φ(x)=f(x)=f(-x)=-x-1 -x=1 x-x. 例6 证明:定义在关于原点对称区间上的函数f(x)可以表示为奇函数与偶函数 之和. 证明 令g(x)=1 2[f(x)+f(-x)],h(x)=1 2[f(x)-f(-x)].因为 g(-x)=1 2[f(-x)+f(x)]=g(x), h(-x)=1 2[f(-x)-f(x)]=-1 2[f(x)-f(-x)]=-h(x), 所以g(x)是偶函数,h(x)是奇函数.又 g(x)+h(x)=1 2[f(x)+f(-x)]+1 2[f(x)-f(-x)]=f(x), 所以f(x)可以表示为奇函数与偶函数之和. 4.求反函数例题选讲 例7 求函数f(x)= x2-1, 01 ,求f[f(x)]. 3.设f(x)=ex,x>1 2x,x≤1 ,φ(x)=sinx, x>0 x2,x≤0 ,求f[φ(x)]. 4.对每一x∈(-∞,+∞),都有fx+12 =1 2+f(x)-f2(x),证明f(x)是以1 为周期的周期函数. 5.求f(x)=x2+1,x≥0 x+1,x<0 的反函数. 6.判别函数f(x)=ln(x+1+x2)的奇偶性. 7.已知f(x),g(x),h(x)均为单调增加函数,且g(x)≤f(x)≤h(x),证明: g[g(x)]≤f[f(x)]≤h[h(x)]. 8.证明函数f(x)=1 xarctan1 x是无界函数. 第二节 极限及其计算 一、内容选讲概述 【数列极限】 设数列{xn},若存在常数a,使得对橙ε>0,总存在自然数N,当n>N时,都有 xn-a<ε成立,则称a为数列{xn}的极限,记为limn→∞xn=a. 若limn→∞xn=a,则对{xn}的任意子列{xnk},都有limk→∞xnk=a. 反过来,若存在{xn}的某子列,其极限不存在,或存在{xn}的某两个子列,其极限存 在但不相等,那么数列{xn}的极限不存在. 另外,数列{xn}的某几个子列的极限存在且相等,也不能断定数列{xn}的极限存在. 但有下列结论: 若x2k-1→a(k→∞),x2k→a(k→∞),那么limn→∞xn=a. 【函数极限】 设函数f(x)在点x0的某去心邻域内有定义,若存在常数a,使得对橙ε>0,总存在 δ>0,当00和M>0, 当00(或a<0),则存在δ>0,当00[或f(x)<0]. 另外,若存在δ>0,使得当00[或f(x)<0],那么函数 f(x)在x→x0时的极限a≥0(或a≤0). 其他类型的极限具有相同的性质,在此略述. 【极限四则运算】 设limf(x)=a,limg(x)=b,则 (1)lim[f(x)±g(x)]=limf(x)±limg(x)=a±b; (2)lim[f(x)?g(x)]=limf(x)?limg(x)=a?b; (3)当limg(x)=b≠0时,limf(x) g(x)=limf(x) limg(x)=a b. 上述极限四则运算法则中lim是指x→x0,x→x- 0,x→x+ 0以及x→∞,x→-∞,x→+∞ 时的极限.对于数列也有相同的极限四则运算性质.