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高等数学讲义第一章

目录

第一章函数、极限、连续 (1)

第二章一元函数微分学 (24)

第三章一元函数积分学 (49)

第四章常微分方程 (70)

第五章向量代数与空间解析几何 (82)

第六章多元函数微分学 (92)

第七章多元函数积分学 (107)

第八章无穷级数(数一和数三) (129)

第一章 函数、极限、连续

§1.1 函数

(甲) 内容要点 一、函数的概念 1.函数的定义 2.分段函数 3.反函数 4.隐函数

二、基本初等函数的概念、性质和图象 三、复合函数与初等函数

四、考研或竞赛数学中常出现的非初等函数

1.用极限表示的函数

(1) )(lim x f y n n ∞

→=

(2) ),(lim x t f y x

t →=

2.用变上、下限积分表示的函数

(1) ?

=x a

dt t f y )(

其中)(t f 连续,则

)(x f dx

dy

= (2) ?=)

()

(21)(x x dt t f y ??

其中)(),(21x x ??可导,)(t f 连续,

22

11[()]()[()]()dy

f x x f x x dx

????''=- 五、函数的几种性质

1. 有界性:设函数)(x f y =在X 内有定义,若存在正数M ,使X x ∈都有M x f ≤)(,则称)

(x f 在X 上是有界的。

2. 奇偶性:设区间X 关于原点对称,若对X x ∈,都有)()(x f x f -=-,则称)(x f 在X 上是奇

函数。

若对X x ∈,都有()()f x f x -=,则称)(x f 在X 上是偶函数,奇函数的图象关于原点对称;偶函数图象关于y 轴对称。

3. 单调性:设)(x f 在X 上有定义,若对任意X x X x ∈∈21,,21x x <都有)()(21x f x f <

)]()([21x f x f >则称)(x f 在X 上是单调增加的[单调减少的];若对任意1x X ∈,

2,x X ∈12x x <都有1212()()[()()]f x f x f x f x ≤≥,则称)(x f 在X 上是单调不减[单调不

增]

(注意:有些书上把这里单调增加称为严格单调增加;把这里单调不减称为单调增加。)

4. 周期性:设)(x f 在X 上有定义,如果存在常数0≠T ,使得任意X x ∈,X T x ∈+,都有

)()(x f T x f =+,则称)(x f 是周期函数,称T 为)(x f 的周期。

由此可见,周期函数有无穷多个周期,一般我们把其中最小正周期称为周期。

(乙) 典型例题 一、定义域与值域

例1 设)(x f 的定义域为],[a a -(0>a )求)1(2-x f 的定义域

解:要求a x a ≤-≤-12

,则a x a +≤≤-112

, 当1≥a 时,10a -≤ ,21x a ∴≤+,则a x +≤1 当10<-a ,a x a +≤≤-∴11 也即a x a +≤≤-11或a x a --≤≤+-11

例2 求??

?

??>--≤≤---<-==,x x x x x x x f y 的值域2,)2(122,52,3)(23并求它的反函数。

解:2-y ,33y x -=,

22≤≤-x ,357y x ≤=-≤,y x -=5,

2>x ,1)2(12<--=x y ,y x -+=12,

所以)(x f y =的值域为),11

(]7,3[)1,(∞+??-∞ 反函数3

21,1

5,373,11

y y x y y y y ?-

=-≤≤??->?

二、求复合函数有关表达式 例1 设2

1)(x

x x f +=

,求[(())]()n f f f x f x n = 重复合

解:2222222111/1)(1)

()]([)(x

x

x x x x

x f x f x f f x f +=+++=+==, 若21)(kx

x

x f k +=,则222221)1(111/1)(1)

()(x k x

kx x kx x

x f x f x f k k k ++=+++=+=+ 根据数学归纳法可知,对正整数n ,2

1)(nx

x x f n +=

例2 已知()x x f e xe -'=,且0)1(=f ,求)(x f

解:令t e x

=,t x ln =,因此ln ()()x t

f e f t t

''==

, 221

ln 1

1()(1)ln ln 12

2x x t f x f dt t x t -===?

(1)0f = ,∴x x f 2

ln 2

1)(=

三、有关四种性质

例1 设()()F x f x '=,则下列结论正确的是 [ ]

(A )若)(x f 为奇函数,则)(x F 为偶函数 (B )若)(x f 为偶函数,则)(x F 为奇函数 (C )若)(x f 为周期函数,则)(x F 为周期函数 (D )若)(x f 为单调函数,则)(x F 为单调函数 例2 求dx x x e e x x I x x ?

--++-+=

11

25)]1ln()([

解 x x e e x f --=)(1是奇函数,)()(11x f e e x f x x -=-=--

)1ln()(22++=x x x f 是奇函数, 1

)1(ln

)1ln()(2

222

2++-+=++-=-x x x x x x x f

)()1ln(1ln 22x f x x -=++-=

因此)1ln()(2++

--x x e e x x x 是奇函数

于是??

=

=+=

-1

61

1

67

220dx x dx x I 例3 设)(),(x g x f 是恒大于零的可导函数,且()()()()0f x g x f x g x ''-<,则当b x a <<时,下列结论成立的是

[ ] (A ))()()()(x g b f b g x f > (B ))()()()(x g a f a g x f > (C ))()()()(b g b f x g x f >

(D ))()()()(a g a f x g x f >

思考题:两个周期函数之和是否为周期函数

四、函数方程

例1.设)(x f 在),0[∞+上可导,0)0(=f ,反函数为)(x g ,且

?

=)(0

2)(x f x e x dt t g ,求)(x f 。

解:两边对x 求导得2[()]()2x x g f x f x xe x e '=+,于是()(2)x xf x x x e '=+,故()(2)x

f x x e

'=+,

C e x x f x ++=)1()(,由0)0(=f ,得1-=C ,则1)1()(-+=x e x x f 。

例2 设)(x f 满足x x f x f =-)3

1

(sin 31)(sin ,求)(x f 解:令)(sin )(x f x g =,则

x x g x g =-)31

(31)(,

x x g x g 22231

)31(31)31(31=-, 22334

11111()()33333g x g x x -=, ……

x x g x g n n n n n )

1(2113

1

)31(31)31

(

31---=-

, 各式相加,得]9

1

911[)31(31)(1-+++=-n n n x x g x g

1)(≤x g ,∴ 0)3

1

(31lim =∞→x g n n n

8

99

1

11]9

1

911[lim 1=

-=+++

-∞

→n n

因此x x g 89

)(=

,于是 πk x arc x f 289sin )(+=或9

(21)sin 8

k arc x π+-(k 为整数)

思考题

设a b >均为常数,求方程

sin()ln[()sin()ln[()0x b x b x a x a +++-+++=的一个解。

§1.2 极限

(甲) 内容要点

一、极限的概念与基本性质 1.极限的概念

(1) 数列的极限A x n n =∞

→lim

(2) 函数的极限lim ()x f x A →+∞

=;lim ()x f x A →-∞

=;lim ()x f x A →∞

=

A x f x x =→)(lim 0

;A x f x x =+→)(lim 0;A x f x x =-

→)(lim 0

2.极限的基本性质

定理1 (极限的唯一性 ) 设A x f =)(lim ,B x f =)(lim ,则A=B 定理2 (极限的不等式性质) 设A x f =)(lim ,B x g =)(lim 若x 变化一定以后,总有)()(x g x f ≥,则B A ≥

反之,B A >,则x 变化一定以后,有)()(x g x f >(注:当0)(≡x g ,0=B 情形也称为极限的保号性)

定理3 (极限的局部有界性)设A x f =)(lim 则当x 变化一定以后,)(x f 是有界的。

定理4 设A x f =)(lim ,B x g =)(lim 则(1)B A x g x f +=+)]()([lim (2)B A x g x f -=-)]()([lim

(3)B A x g x f ?=?)]()([lim

(4))0()()(lim

≠=B B

A

x g x f (5)B x g A x f =)()]([lim )0(>A 二、无穷小

1.无穷小定义:若0)(lim =x f ,则称)(x f 为无穷小(注:无穷小与x 的变化过程有关,

01

lim =∞→x

x ,当∞→x 时

x 1为无穷小,而0x x →或其它时,x

1

不是无穷小) 2.无穷大定义:任给M>0,当x 变化一定以后,总有M x f >)(,则称)(x f 为无穷大,记以

∞=)(lim x f 。

3.无穷小与无穷大的关系:在x 的同一个变化过程中,

若)(x f 为无穷大,则

)

(1

x f 为无穷小, 若)(x f 为无穷小,且0)(≠x f ,则)

(1

x f 为无穷大。 4.无穷小与极限的关系:

lim ()()()f x A f x A x α=?=+,其中lim ()0x α=

5.两个无穷小的比较

设0)(lim =x f ,0)(lim =x g ,且l x g x f =)

()

(lim

(1)0=l ,称)(x f 是比)(x g 高阶的无穷小,记以()[()]f x o g x = 称)(x g 是比)(x f 低阶的无穷小

(2)0≠l ,称)(x f 与)(x g 是同阶无穷小

(3)1=l ,称)(x f 与)(x g 是等阶无穷小,记以)(~)(x g x f 6.常见的等价无穷小,当0→x 时

x x ~sin ,x x ~tan ,x x arc ~sin ,x x arc ~tan ,2

2

1~

cos 1x x -,x e x ~1-,

x x ~)1ln(+,(1)1~x x αα+-。

7.无穷小的重要性质

有界变量乘无穷小仍是无穷小。 三、求极限的方法

1.利用极限的四则运算和幂指数运算法则 2.两个准则

准则1:单调有界数列极限一定存在

(1) 若n n x x ≤+1(n 为正整数)又m x n ≥(n 为正整数),则A x n n =∞

→lim 存在,且m A ≥

(2) 若n n x x ≥+1(n 为正整数)又n x M ≤(n 为正整数),则A x n n =∞

→lim 存在,且A M ≤

准则2:夹逼定理

设)()()(x h x f x g ≤≤。若A x g =)(lim ,A x h =)(lim ,则A x f =)(lim 3.两个重要公式

公式1:1sin lim

0=→x

x

x

公式2:e n n n =+∞→)11(lim ;e u

u

u =+∞→)11(lim ;e v v v =+→1

0)1(lim

4.用无穷小重要性质和等价无穷小代换

5.用泰勒公式(比用等价无穷小更深刻)(数学一和数学二)

当0→x 时,21()2!!

n

x

n x x e x o x n =+++++ 352121sin (1)()3!5!(21)!

n n

n x x x x x o x n ++=-++-++

2422cos 1(1)()2!4!(2)!n n n x x x x o x n =-+-+-+ 231ln(1)(1)()23n n n x x x x x o x n

++=-+--+ 3521

121tan (1)()3521

n n n x x x arc x x o x n +++=-+-+-++ 2(1)

(1)[(1)]

(1)1()2!

!

n n n x x x x o x n ααααααα----+=++

++

+

6.洛必达法则

法则1:(

型)设(1)0)(lim ,0)(lim ==x g x f (2)x 变化过程中,()f x ',()g x '皆存在 (3)()

lim

()

f x A

g x '='(或∞) 则A x g x f =)

()

(lim

(或∞) (注:如果()lim ()f x g x ''不存在且不是无穷大量情形,则不能得出()

lim ()

f x

g x 不存在且不是无穷大量情形) 法则2:(

型)设(1)lim (),lim ()f x g x =∞=∞ (2)x 变化过程中,()f x ',()g x '皆存在 (3)()

lim

()

f x A

g x '='(或∞) 则A x g x f =)

()

(lim

(或∞)

7.利用导数定义求极限

基本公式:0000

()()

lim

()x f x x f x f x x

?→+?-'=?[如果存在]

8.利用定积分定义求极限

基本公式?∑==∞→101

)()(1lim dx x f n k

f n n k n

[如果存在]

9.其它综合方法

(乙)典型例题

一、通过各种基本技巧化简后直接求出极限

例1 设0≠m a ,0≠n b ,求0

1110

111lim b x b x b x b a x a x a x a n n n n m m m m x ++++++----∞→ 解:01110

111lim b x b x

b x b a x a x a x a n n n n m m m m x +++++++----∞→

n n n n m m m m n m x x

b x b x b b x a x a x a a x ---------∞→++++++++=0111101111]

[lim ???

????

>∞=<=时

当时当时当,n m n m b a n m n

m

,,0 例2 设0≠a ,1

-∞

→+++n n ar ar a

解:r

a

r r a ar

ar a n n n n -=--=+++∞→-∞

→111lim )(lim 1

特例 (1)求??

???

?-+-+-+∞→n n n )32()

1()3

2()3

2

(32

lim 1

32

解:例2中取32=

a ,3

2

-=r ,可知原式5

2)

3

2(132

=

--= (2)342

32)31(311)21(211lim ==+++++

∞→n

n

n

例3.求n n n

n n 3

223lim 11+-++∞→ 解:分子、分母用n

3除之,

原式=31)3

2

(2)32

(3lim

=+-∞→n n

n (注:主要用当1

→n

n r )

二、用两个重要公式 例1 求n n x x x 2

cos 4cos 2cos

lim ∞

→ 解:当0=x ,原式=1

当0≠x 时,原式n

n n

n n n x

x x x x 2

sin 22cos 4cos 2cos 2sin

2lim ∞→=

n

n n n n n x

x

x x x 2

sin 22sin 2cos 4cos 2cos 2lim

1

11---∞→?= =…

x

x

x x

x x x x n

n n n n n sin 2sin 2sin lim 2sin 2sin lim =

?==∞→∞→ 例2 求x

x x x )1

1(

lim +-∞→ 解一:21)11()11(lim /)1(/)1(lim )11(lim --∞→∞→∞→==+-=??????+-=+-e e e x

x x x x x x x x

x

x x x x x 解二:2)1

2)(21(

)12(1lim )11(

lim -+--+∞→∞

→=?

????

?

+-+=+-e x x x x x

x x x x

例3 []

)

2(cos )sin (1

20

sin

2cos 20

cot 0222

22

)

sin (1lim )sin 1(lim )

(cos lim -?

-→→→-+=-=x

x x x

x

x x

x x x x

=21-

e

三、用夹逼定理求极限

例1.求)21

2654321(lim n n n -??

∞→

解:令n n x n 212654321-??= ,1

225432+?=n n

y n ,

则n n y x <<0,于是1

2102

+=<

由夹逼定理可知:0lim 2

=∞

→n n x ,于是原极限为0

例2 求∑=∞

→++n

k n k

n n k

12lim

解:121212

122+++++≤++≤+++++∑=n n n k

n n k n n n n n

k 而21)2()

1(21

lim 221lim 2=++=++++∞→∞→n n n n n

n n n n 2

11)

1(21

lim 121lim 22=+++=+++++∞→∞→n n n n n n n n n 由夹逼定理可知21

lim

1

2=++∑=∞→n

k n k n n k

四、用定积分定义求数列的极限 例1.求∑=∞

→+n

k n k

n n

122lim

分析:如果还想用夹逼定理中的方法来考虑

2

22

1222221+≤

+≤+∑=n n k n n n n n n

k 而21lim 22

2=+∞→n n n n ,11

lim 222

=+∞→n n n 由此可见,无法再用夹逼定理,因此我们改用定积分定义来考虑

解:∑∑==∞→∞→+=+n

k n

k n n n

k n k n n 1

2

122

)

(11

1lim lim ?

==+=1

024

01tan 1πx arc x dx

例2 求∑

=∞

→+

n

k n k

n n k 1

1sin

lim

π

解:∑∑∑===≤+

≤+n

k n k n

k n k n k

n n k n k n 1

11

sin 11sin

sin 11ππ

π

而?∑===∞→101

2

sin sin 1lim πππxdx n k n n k n

∑∑==∞→∞→=+=+n k n k n n n k n n n n k n 1

12

)sin 1)(1(lim sin 11lim πππ 由夹逼定理可知,ππ

21sin

lim

1

=+

=∞

→n

k n k

n n k

五、用洛必达法则求极限

1.

0"0"型和∞

∞""型 例1.求n

n n

n 1

sin 1sin

1lim 3

-∞→ 解:离散型不能直接用洛必达法则,故考虑

3300sin sin lim

lim sin x x x x x x

x x

→→--等价无穷小代换 616sin lim 3cos 1lim 02

0==-=→→x x x x x x ∴ 原式61

=

例2.求101

02

lim x

e x

x -

解:若直接用0"0"型洛必达法则1,则得91

3010)2(lim x

e

x x x -→=12105lim 2

x e x x -→(不好办了,分母x 的次数反而增加)

为了避免分子求导数的复杂性,我们先用变量替换,令

t x

=21

于是t t t t x x e t t e x e 55101

0lim lim lim 2

+∞→--+∞→-

→==(∞

∞"

"型)

455!lim lim 0t t t t t e e

→+∞→+∞====

例3 设函数()00)(≠f x f 连续,,求??--→x

x x dt

t x f x dt

t f t x 0

)()()(lim

解:原式???-=→x

x

x x du

u f x dt

t tf dt t f x 0

)()()(lim

(分母作变量替换x t u -=)

?

?+-+=→x x x x xf du u f x xf x xf dt t f 0

)

()()

()()(lim

(用洛必达法则,分子、分母各求导数)

(用积分中值定理)

0(0)

()

lim

()()

x xf xf xf x ξξξ→→=+(ξ在0和x 之间)

(0)1

(0)(0)2

f f f =

=+

2.""∞-∞型和"0"?∞型

例1 求)cos sin 1(

lim 2220x x

x x -→ 解:原式=x

x x

x x x 222220sin cos sin lim ?-→

42202sin 41

lim x x

x x -=→

3

042cos 2sin 44

2lim

x x

x x x -=→ 3024sin 41

lim x x x x -=→ 2064cos 1lim x

x x -=→ x x x 124sin 4lim 0→=

3

4=

例2 设0>a ,0>b 常数。求)(lim 11x

x x b a x -+∞

解:原式11lim 1x

x

x a b x

→+∞-= 0lim t t t a b t

+→-(0"0"型)

用洛必达法则

)ln ln (lim 0

b b a a t

t t -=+

→ b a ln ln -=

b

a ln =

3.“∞

1”型,“0

0”型和“0

∞”型

这类都是)()](lim[x g x f 形式可化为)]

(ln[)(lim x f x g e

而)](ln[)(lim x f x g 都是“∞?0”型,按2的情形处理

例1 求x

x x 2sin 0

lim +

解:令x

x y 2

sin

=,x x y ln sin ln 2=

0ln sin lim ln lim 20

==+

+→→x x y x x ∴ 1lim 0

==+

→e y x

例2 设0>a ,0>b 常数,求lim(n

n n n a b →∞+

解:先考虑11lim (

)2

x x

x

x a b →+∞

+它是“∞1”型 令x

x

x

b a y )2

(11+=,]2ln )[ln(ln 1

1-+=x x b a x y x

b a y x

x

x x 12ln )ln(lim ln lim 11-+=+∞→+∞→ 0ln()ln 2

lim t t t a b t

+→+- (0"0"型) 1

t

x

=令

1

t

x =令

ab b a b a b b a a t

t t t t ln )ln (ln 21ln ln lim 0=+=++=+→ 因此,ab b a x

x

x x =++∞

→)2

(

lim 11 于是,ab b a n

n n

n =+∞→)2

(lim

六、求分段函数的极限

例 求)|

|sin 12(

lim 410

x x

e

e x

x x +

++→ 解:112))

(sin 12(lim 410

=-=-+

++-

→x x

e

e x

x x 110)sin 1

2(lim 434

=+=+

+--

+-→+

x

x

e

e

e x

x

x x ∴ 1)|

|sin 12(

lim 410

=+

++→x x

e

e x

x x

七、用导数定义求极限 例1 设0()2f x '=,求x

x x f x x f x ??--?+→?)

2()3(lim

000

解:原式=x

x f x x f x f x x f x ?-?---?+→?)]

()2([)]()3([lim

00000

=)

2()

()2(lim

23)()3(lim

3000000

x x f x x f x x f x x f x x ?--?-+?-?+→?→? =0003()2()5()10f x f x f x '''+==

例2 设曲线)(x f y =与x y sin =在原点相切,求)2(lim n

nf n ∞

解:由题设可知0)0(=f ,0

(0)(sin )1x f x =''

==

于是2

()(0)

2lim ()lim 22(0)220

n n f f n nf f n n

→∞→∞-'=?==-

八、递推数列的极限 例1 设301<

+,证明n n x lin ∞

→存在,并求其值。

解:∵01>x ,031>-x ,∴ 2

3

2)3()3(011112=-+≤

-=

(几何平均值≤算术平均值) 用数学归纳法可知1>n 时,2

3

0≤n 时,)3()3(1n n n n n n n n x x x x x x x x --=--=

-+

03)23(≥+--=

n

n n n x x x x

∴ n n x x ≥+1,则}{n x 单调增加。 根据准则1,l x n n =∞

→lim 存在

把)3(1n n n x x x -=

+两边取极限,得)3(l l l -=

223l l l -=,0=l (舍去)得23

=

l ,∴ 2

3lim =∞→n n x

九、求极限的反问题

例1 设221lim 3sin(1)

x x ax b

x →++=-,求a 和b

解:由题设可知2

1

lim()0x x ax b →++=,10a b ∴++=,再由洛必达法则得

32

2)1cos(22lim )1sin(lim 21221=+=-+=-++→→a x x a x x b ax x x x 5,4-==b a

例2 设)(x f 在),0(∞+内可导,0)(>x f ,1)(lim =∞→x f x ,且满足x h

h e x f hx x f 1

10])

()([lim =+→,求

)(x f 。

解:)](ln )([ln 1

lim 100])()([lim x f hx x f h

h

h h e x f hx x f -+→→=+ 0lim

[ln ()ln ()]

[ln ()]h x

f x hx f x x f x hx

e

e →+-'==

因此,1[ln ()]x f x x '=

,21[ln ()]f x x '=,1

ln ()f x c x

'=-+ x

ce x f 1

)(-=,由1)(lim =+∞

→x f x ,可知1=c

则x

e

x f 1

)(-

=

§1.3 连续

(甲) 内容要点 一、函数连续的概念

1.函数在一点连续的概念

定义1 若)()(lim 00

x f x f x x =→,则称)(x f 在点0x 处连续。

定义 2 设函数)(x f y =,如果0

0lim ()()x x f x f x -

→=,则称函数)(x f 在点0x 处左连续;如果)()(lim 00

x f x f x x =+

→,则称函数)(x f 在点0x 处右连续。

如果函数()y f x =在点0x 处连续,则()f x 在0x 处既是左连续,又是右连续。 2.函数在区间内(上)连续的定义

如果函数)(x f y =在开区间(b a ,)内的每一点都连续,则称)(x f 在),(b a 内连续。 如果)(x f y =在开区间内连续,在区间端点a 右连续,在区间端点b 左连续,则称)(x f 在闭

区间[b a ,]上连续。

二、函数的间断点及其分类

1.函数的间断点的定义

如果函数)(x f y =在点0x 处不连续,则称0x 为)(x f 的间断点。 2.函数的间断点分为两类: (1)第一类间断点

设0x 是函数)(x f y =的间断点,如果)(x f 在间断点0x 处的左、右极限都存在,则称0x 是

)(x f 的第一类间断点。

第一类间断点包括可去间断点和跳跃间断点。 (2)第二类间断点

第一类间断点以外的其他间断点统称为第二类间断点。 常见的第二类间断点有无穷间断点和振荡间断点。 例如:0=x 是x x x f sin )(=的可去间断点,是x x x f ||)(=的跳跃间断点,是x

x f 1

)(=的无穷间断点,是x

x f 1

sin

)(=的振荡间断点。

三、初等函数的连续性

1.在区间I 连续的函数的和、差、积及商(分母不为零),在区间I 仍是连续的。 2.由连续函数经有限次复合而成的复合函数在定义区间内仍是连续函数。 3.在区间I 连续且单调的函数的反函数,在对应区间仍连续且单调。 4.基本初等函数在它的定义域内是连续的。 5.初等函数在它的定义区间内是连续的。

四、闭区间上连续函数的性质

在闭区间[a ,b ]上连续的函数)(x f ,有以下几个基本性质,这些性质以后都要用到。 定理1 (有界定理)如果函数f (x )在闭区间[a , b ]上连续,则f (x )必在[a, b ]上有界。

定理2 (最大值和最小值定理)如果函数f (x )在闭区间[a, b ]上连续,则在这个区间上一定存在最大值M 和最小值m .

其中最大值M 和最小值m 的定义如下:

定义 设M x f =)(0是区间],[b a 上某点0x 处的函数值,如果对于区间],[b a 上的任一点x ,总有M x f ≤)(,则称M 为函数)(x f 在],[b a 上的最大值。同样可以定义最小值m .

定理3 (介值定理)如果函数)(x f 在闭区间],[b a 上连续,且其最大值和最小值分别为M 和

m ,则对于介于m 和M 之间的任何实数c ,在],[b a 上至少存在一个ξ,使得

c f =)(ξ

推论:如果函数)(x f 在闭区间],[b a 上连续,且)(a f 与)(b f 异号,则在),(b a 内至少存在一个点ξ,使得

0)(=ξf

这个推论也称零点定理。

思考题:什么情况下能保证推论中的ξ是唯一的?

(乙)典型例题

一、讨论函数的连续性

由于初等函数在它的定义区间内总是连续的,所以,函数的连续性讨论多是指分段函数在分段点处的连续性。对于分段函数在分段点处的连续性,若函数在分段点两侧表达式不同时,需根据函数在一点连续的充要条件进行讨论。

例1 讨论函数

???

?

???>=<=0,1sin 0

,00,)(1

x x x x x e x f x

在点0=x 处的连续性。

解 因 0l i m )(l i m )00(10

===--

-→→x

x x e x f f 01

sin lim )(lim )00(0

===++

+→→x

x x f f x x 0)0(=f

即有)0()00()00(f f f =+=-,故)(x f 在点0=x 连续。

二、间断点问题

例1 设)(x f ,)(x g 在),(∞+-∞内有定义,)(x f 为连续,且0)(≠x f ,)(x g 有间断点,则下

列函数中必有间断点的为( )

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