函数的连续性
定义:\(\lim_{x\to x_0} f(x)=f(x_0)\iff f(x)\text{在}x_0\)处连续。
例题 若\(f(x)=\left\{\begin{array}{ll}a+bx^2,& \text{if } x \leq 0 \\ \frac{\sin bx}{x},& \text{if } x>0\end{array}\right.\),在\(x=0\)处连续,则a,b的关系为什么?
解:
因\(f(x)\)在分段点\(x=0\)处连续,\(\lim_{x\to 0^+} f(x)=\lim_{x\to 0^-} f(x)=f(0)\)。
当\(x=0\)时,\(f(0)=a\),\(\lim_{x\to 0^+} f(x)=a\)。
所以\(\lim_{x\to 0^+} \frac{\sin bx}{x}=a\),而\(\sin bx\sim bx\),所以结果\(b=a\)。
函数的间断点
定义:
间断点:不连续的点即间断点(一般都是没有定义的点和分段点)。
第一类间断点
特点:左右极限均存在
可去间断点:\(\lim_{x\to x_0^-} f(x)=\lim_{x\to x_0^+} f(x) \not=f(x_0)\)。
跳跃间断点:\(\lim_{x\to x_0^-} f(x)\not=\lim_{x\to x_0^+} f(x)\)。
无穷间断点
特点:\(\lim_{x\to x_0^-}=\infty\) 或 \(\lim_{x\to x_0^+}=\infty\)。只要有一侧趋于无穷,就是无穷间断点。
振荡间断点
特点:间断点两侧被函数无限振荡趋近。
例如:\(\sin \frac{1}{x},\cos \frac{1}{x}\)。
例题 函数\(f(x)=\frac{x-x^3}{\sin \pi x}\)的可去间断点有几个?
解:
先判断有多少个无定义点,分母为0无定义,可解得:\(x=0,x=\pm 1,x=\pm 2...\)。
从无定义点中找到可去间断点:
当\(x\to 0\),\(\lim_{x\to 0} f(x)=\lim_{x\to 0} \frac{x(1-x^2)}{\sin \pi x}=\lim_{x\to 0} \frac{1-x^2}{\pi}=\frac{1}{\pi}\),极限存在,所以是可去间断点。
当\(x\to 1\),\(\lim_{x\to 1} f(x)=\lim_{x\to 1} \frac{1-x^2}{\sin \pi x}=\lim_{x\to 1} \frac{-2x}{\pi\cos\pi x}=\frac{2}{\pi}\),极限存在,所以是可去间断点。
类似的,-1也是可去间断点。
但+2,-2,+3,-3经计算可得知为无穷间断点:
当\(x\to 2\),\(\lim_{x\to 2} f(x)=\lim_{x\to 2}\frac{x(1-x^2)}{\sin \pi x}=\infty\rightarrow x=2\)为无穷间断点。
因此该函数的可去间断点有三个。