高数课后答案--第1章
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高等数学教材微积分课后答案第一章微积分基本概念1. 第一节课后习题答案1.1 单项选择题1. A2. B3. C4. D5. A1.2 填空题1. 42. 273. 184. 05. 21.3 解答题1. (a) 首先将函数对x求导,得到f'(x) = 6x^2 + 12x - 8。
令f'(x) = 0,解得x = -2和x = 2/3。
然后再带入原函数,得到f(-2) = 0和f(2/3) = -1/27。
因此,函数在x = -2和x = 2/3处取得极值,极大值为0,极小值为-1/27。
(b) 由于f'(x) = 6x^2 + 12x - 8 > 0,说明函数在(-∞, -2)和(2/3, +∞)上为增函数;当-2 < x < 2/3时,f'(x) < 0,说明函数在(-2, 2/3)上为减函数。
结合图像,可以得到函数的单调性为:在(-∞, -2)上递增,在(-2, 2/3)上递减,在(2/3, +∞)上递增。
2. 第二节课后习题答案2.1 单项选择题1. C2. A3. D4. B5. C2.2 填空题1. 82. 123. 04. -∞5. +∞2.3 解答题1. (a) 首先求函数的导数,得到f'(x) = 2e^x - 12x。
令f'(x) = 0,解得x = ln6。
然后带入原函数,得到f(ln6) = 4ln6 - 6ln^2(6)。
因此,函数在x = ln6处取得极值。
(b) 由于f'(x) = 2e^x - 12x > 0,说明函数在(-∞, ln6)上为增函数;当x > ln6时,f'(x) < 0,说明函数在(ln6, +∞)上为减函数。
结合图像,可以得到函数的单调性为:在(-∞, ln6)上递增,在(ln6, +∞)上递减。
第二章微分学中值定理1. 第三节课后习题答案1.1 单项选择题1. B2. D3. C4. A5. D1.2 填空题1. 42. 53. π/24. √35. 01.3 解答题1. 根据罗尔定理,首先证明f(x)在区间[0, 1]上连续。
《高等数学》习题参考资料第一篇 一元函数微积分第一章 极限与连续§1 函 数习 题1.确定下列初等函数的定义域:(1) 21)(2−−+=x x x x f ;(2)4)(2−=x x f ;(3) 21arcsin )(−=x x f ;(4)2)5lg()(x x x f −=;(5) 4lg )5lg()(2−−=x x x f ;(6)x x x f cos sin )(−=。
1. 【答案】(1) )},2()2,1()1,(|{:+∞∪−∪−−∞∈=x x D (2) )},2[]2,(|{:+∞∪−−∞∈=x x D (3) ]}3,1[|{:;−∈=x x D (4) )}5,0()0,(|{:∪−∞∈=x x D (5) ]}4,1[|{:∈=x x D (6)+ +∈=+∞−∞=U k k k x x D ππ452,412|:.2. 作出下列函数的图象:(1)|sin |sin )(x x x f −=;(2)|1|2)(−−=x x f ;(3)+−−=,1,1,21)(x x x x f .12,21,1||−<<−<<≤x x x 2 【答案】 (1)2(2)2 (3)3.判断下列函数的奇偶性:(1)x x x f ++−=11)(;(2)xxx f x x +−+−=11lg110110)(;(3)x x a a x f x x sin )(++=−;(4))1lg()(2x x x f ++=。
3. 【答案】 (1) 偶函数; (2) 偶函数; (3) 偶函数; (4) 奇函数 .4.证明:两个奇函数的乘积是偶函数;一个奇函数与一个偶函数的乘积是奇函数。
4. 【答案】 设)(x f ,)(x h 是奇函数, )(x g 是偶函数,)()()(x h x f x f =,)()()(x g x f x G =, 于是)()()(x h x f x F −−=−))())(((x h x f −−=)()()(x F x h x f ==, 因此)(x F 是偶函数.)()()(x g x f x G −−=−)()(x g x f −=)(x G −=, 因此)(x G 是奇函数.5.设函数f 满足:D (f )关于原点对称,且()xc x bf x af =+1)(,其中a ,b ,c 都是常数,||||b a ≠,试证明f 是奇函数。
高等数学(本)第一章 函数与极限1. 设 ⎪⎩⎪⎨⎧≥<=3||,03|||,sin |)(ππϕx x x x , 求).2(446ϕπϕπϕπϕ、、、⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛6sin )6(ππϕ=21=224sin )4(==ππϕ ()0222)4sin()4(==-=-ϕππϕ2. 设()x f 的定义域为[]1,0,问:⑴()2x f ; ⑵()x f sin ; ⑶()()0>+a a x f ; ⑷()()a x f a x f -++ ()0>a 的定义域是什么?(1)][;,-的定义域为所以知-11)(,111022x f x x ≤≤≤≤[]ππππ)12(,2)(sin ),()12(21sin 0)2(+∈+≤≤≤≤k k x f Z k k x k x 的定义域为所以知由][a a a x f ax a a x -+-≤≤≤+≤1,)(110)3(-的定义域为所以知-由][φ时,定义域为当时,定义域为当从而得-知由211,210111010)4(>-≤<⎩⎨⎧+≤≤-≤≤⎩⎨⎧≤-≤≤+≤a a a a a x a ax a a x a x班级 姓名 学号3. 设()⎪⎩⎪⎨⎧>-=<=111011x x x x f ,()x e x g =,求()[]x g f 和()[]x f g ,并做出这两个函数的图形。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>=<==⎪⎩⎪⎨⎧>-=<=⎪⎩⎪⎨⎧>-=<=-1,1,11,)]([.)20,10,00,1)]([1)(,11)(,01)(,1)]([.)11)(x e x x e e x f g x x x x g f x g x g x g x g f x f 从而得4. 设数列{}n x 有界, 又,0lim =∞→n n y 证明: .0lim =∞→n n n y x{}结论成立。
第一章函数与极限第一节映射与函数一、填空题1.函数ln(2)y x =+的定义域为[1,)(2,1]+∞-- .2.设函数2(1)f x x x +=+,则=)(x f x x -2.3.设函数()f x 的定义域为[0,1],则(e )xf 的定义域为(,0]-∞.4.已知()sin f x x =,[]2()1f x x ϕ=-,则()x ϕ=2arcsin(1)x -,其定义域为5.设2,0,()e ,0,x x x f x x ⎧-≥=⎨<⎩()ln x x ϕ=,则复合函数[]()f x ϕ=2ln ,1,01x x x x ⎧-≥⎨<<⎩.6.设函数1,1,()0,1,x f x x ⎧≤⎪=⎨>⎪⎩则[]()f f x =1.7.函数(10)y x =-≤<二、单项选择题1.函数lnarcsin 23x xy x =+-的定义域为C .A.(,3)(3,2)-∞-- B.(0,3)C.[3,0)(2,3]- D.(,)-∞+∞2.设(1)f x -的定义域为[0,](0)a a >,则()f x 的定义域为B.A.[1,1]a +B.[1,1]a -- C.[1,1]a a -+ D.[1,1]a a -+3.函数11x y x -=+的反函数是D .A.11x y x -=+ B.11xy x-=+ C.11x y x +=- D.11x y x+=-4.设()f x 为奇函数,()x ϕ为偶函数,且[()]f x ϕ有意义,则[()]f x ϕ为B.A.奇函数B.偶函数C.非奇非偶函数D.以上均不正确三、解答题1.判断函数(ln y x =+的奇偶性,并求其反函数.解:因为()ln(ln(()f x x x f x -=-==-=-,所以()f x 是奇函数.由e yx =,e yx --=,得e e 2y y x --=,所以反函数为e e 2x xy --=2.设)(x f 满足c b a xcx bf x af ,,()1()(=-+均为常数,且)b a ≠,求)(x f .解:x cx bf x af =-+)1()()1(令t x =-1,则t x -=1,故t c t bf t af -=+-1)()1(.xcx bf x af -=+-∴1)()1(.(2)联立(1),(2)得到1(1)(22xbcx ac b a x f ---=.四、证明2()1xf x x =+在其定义域内有界.证明:,x R ∀∈取12M =,使得21()122x x f x M x x =≤==+,所以()f x 在其定义域R 内有界.第二节数列的极限一、单项选择题1.数列极限lim n n y A →∞=的几何意义是D .A.在点A 的某一邻域内部含有{}n y 中的无穷多个点B.在点A 的某一邻域外部含有{}n y 中的无穷多个点C.在点A 的任何一个邻域外部含有{}n y 中的无穷多个点D.在点A 的任何一个邻域外部至多含有{}n y 中的有限多个点nn n 632-∞→A.65-B.31 C.35 D.13.数列有界是数列收敛的C条件.A.充分B.充要C.必要D.两者没有关系二、利用数列极限的定义证明:1cos lim0n nn→∞+=.证明:对0ε∀>,要使1cos 1cos 20n n n n nε++-=≤<,只需2n ε>.0ε∀>,取2N ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,则当n N >时,就有1cos 0n n ε+-<成立,所以1cos lim0n nn→∞+=.第三节函数的极限一、单项选择题1.=+→x x x 1lim2A.A.32 B.1C.21 D.2.若函数()f x 在某点0x 极限存在,则C.A.()f x 在点0x 的函数值必存在且等于该点极限值B.()f x 在点0x 的函数值必存在,但不一定等于该点极限值C.()f x 在点0x 的函数值可以不存在D.若()f x 在点0x 的函数值存在,必等于该点极限值∞→32x x A.1B.21 C.0D.不存在4.极限0limx x x→=D .A.1B.1- C.0D.不存在二、利用函数极限的定义证明:236lim 53x x x x →--=-.证明:0ε∀>,要使26533x x x x ε---=-<-,只需取δε=,则当03x δ<-<时,就有26533x x x x ε---=-<-成立,所以236lim 53x x x x →--=-.第四节无穷小与无穷大一、单项选择题1.下列命题正确的是C.A.无穷小量的倒数是无穷大量B.无穷小量是绝对值很小很小的数C.无穷小量是以零为极限的变量D.无界变量一定是无穷大量2.下列变量在给定的变化过程中为无穷小量的是C.A.1sin(0)x x→ B.1e (0)xx →C.2ln(1)(0)x x +→ D.21(1)1x x x -→-3.下列命题正确的是D.A.两个无穷小的商仍然是无穷小B.两个无穷大的商仍然是无穷大C.112--x x 是1→x 时的无穷小D.1-x 是1→x 时的无穷小4.(附加题)设数列{}n x 与{}n y 满足lim 0n n n x y →∞=,则下列命题正确的是B.A.若{}n x 发散,则{}n y 发散B.若1n x ⎧⎫⎨⎩⎭为无穷小,则{}n y 必为无穷小C.若{}n x 无界,则{}n y 必有界 D.若{}n x 有界,则{}n y 必为无穷小提示:已知n n x y 为无穷小,当1n x 为无穷小时,必有1()n n n ny x y x =⋅为无穷小;否A,例n x n =发散,21n y n=收敛;否C,例1(1),1(1)n n n n x n y n ⎡⎤⎡⎤=+-⋅=--⋅⎣⎦⎣⎦均无界;否D,例21n x n=有界,n y n =非无穷小.第五节极限运算法则一、填空题1.21lim2x x x x →+=++12. 2.121lim1x x x →+=-∞.3.22121lim1x x x x →-+=-0.4.212lim3n n n →∞+++=+ 12.5.若232lim43x x x kx →-+=-,则常数k =3-.提示:由已知,得23lim(2)0x x x k →-+=,3k ∴=-.6.设213lim 112x a x x x →⎛⎫-=⎪--⎝⎭,则常数a =2.提示:由已知,222113lim ,lim()012x x a x x a x x x →→--=∴--=-,从而2a =.7.e 1lim e 1n nn →∞-=+1.提示:11e 1e lim lim 11e 11en n n n n n→∞→∞--==++8.=-+++∞→)2324(lim 2x x x x 21.9.11021lim 21xx x-→-=+-1,1121lim 21xx x+→-=+1,所以11021lim21xx x →-+不存在.提示:11lim 20,lim 2x xx x -+→→==+∞10.已知21sin ,0()1,0x x x f x x x ⎧<⎪⎪=>⎪⎩,则0lim ()x f x →=0.二、计算题1.220()lim h x h x h→+-解:1.2222220000()22limlim lim lim(2)2h h h h x h x x xh h x xh h x h x h h h →→→→+-++-+===+=.2.231lim (2sin )x x x x x→∞-++解:因为2332111lim lim 011x x x x x x x x→∞→∞--==++,而2sin x +为有界函数,所以根据无穷小量与有界函数的乘积仍为无穷小量,知231lim (2sin )0x x x x x→∞-+=+.3.322232lim 6x x x x x x →-++--解:32222232(1)(2)(1)2lim lim lim 6(3)(2)35x x x x x x x x x x x x x x x x →-→-→-+++++===----+-.4.21lim1x x →-解:211lim1x x x →→=-1x →=14x →=.5.lim x →+∞解:lim x →+∞=limxlimlimx x ==1=-.6.求)1111(lim 31xx x ---→.解:原式32112lim x x x x --+=→)1)(1()2)(1(lim21x x x x x x ++-+-=→112lim21-=+++-=→x x x x .第六节极限存在准则两个重要极限一、填空题1.0sin lim x x x →=1;sin lim x xx→∞=0.提示:0sin lim1x x x →=;sin 1lim lim sin 0x x x x x x →∞→∞=⋅=.2.0sin limsin x x x x x →-=+0;sin lim sin x x xx x→∞-=+1.提示:00sin 1sin lim lim 0sin sin 1x x x x x x x x x x →→--==++;11sin sin lim lim 11sin 1sin x x xx x x x x xx→∞→∞-⋅-==++⋅.3.1lim 1kxx x →∞⎛⎫-= ⎪⎝⎭e k-(k 为正整数).提示:.()11lim 1lim 1e kxx k k x x x x ---→∞→∞⎛⎫⎛⎫-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.4.10lim 12xx x →⎛⎫-= ⎪⎝⎭12e-.提示:11221200lim 1lim 1e22xxx x x x ---→→⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-=-= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦.二、计算题1.30tan sin limx x xx →-解:3200tan sin sin 1cos lim lim cos x x x x x x x x x x →→--=⋅2220002sin sinsin 1122lim lim lim 222x x x x x x x x x →→→⎛⎫ ⎪=⋅== ⎪ ⎪⎝⎭. 2.011limsin x x→解:000011limlim lim lim sin sin sin 2x x x x x x x x x →→→→-=⋅.3.0x →解:原式2220002sin 1sin cos 1cos 2lim 6lim 6lim 311cos sin 32x x x x x x x x x x x x x →→→---====-⋅.4.lim n →∞⎛⎫+解:<++<,又1,1n n n n ====,所以根据夹逼准则知,lim 1n →∞⎛⎫+++=⎪⎭.第七节无穷小的比较一、填空题1.当0x →时,sin 3x 是2x 的低阶无穷小;2sin x x +是x 的等价(或同阶)无穷小;1cos sin x x -+是2x 的低阶无穷小;cos 1x -是2arcsin x 的同阶无穷小;1(1)1nx +-是x n的等价(或同阶)无穷小;32x x -是22x x -的高阶无穷小.提示:222000sin 32sin 1cos sin lim,lim 2,lim,x x x xx x x xx xx →→→+-+=∞==∞13222000cos 11(1)1lim ,lim 1,lim 0arcsin 22nx x x x x x x x x x x n→→→-+--=-==-.2.已知0x →时,()12311ax+-与cos 1x -为等价无穷小,则常数a =32-.提示:12230021(1)1233lim lim 1,1cos 1322x x axax a a x x →→+-==-==---.二、计算题1.21tan 1limx x x →-解:2000tan 1tan 1122lim lim lim 2x x x x xx x x x →→→--===--.2.2220(sec 1)lim3sin x x x x →-解:22222222240002(sec 1)(1cos )1lim lim lim3sin 3cos 312x x x x x x x x x x x x →→→⎛⎫ ⎪--⎝⎭===⋅⋅.3.0tan 2tan lim3sin sin 2x x x x x→--解:000sin 2sin sin tan 2tan cos 2cos cos 2cos lim lim lim 13sin sin 23sin sin 2sin (32cos )x x x x x xx xx x x x x x x x x x →→→--⋅===---.4.20sin cos 1limsin 3x x x x x →+--解:200sin cos 11limlim sin 333x x x x x x x x →→+-==-.第八节函数的连续性与间断点一、填空题1.设2,0()sin ,0a bx x f x bx x x⎧+≤⎪=⎨>⎪⎩在0x =处连续,则常数,a b 应满足的关系为a b =.提示:()2(0)lim (0)x f a bxa f --→=+==,0sin (0)lim x bxf b x-+→==.2.设0()1,0ln(1),0x f x x bx x x <=-=⎨⎪+⎪->⎪⎩在0x =处连续,则常数a =22,b =1.提示:0(0)lim lim lim x x x axf x ----→→→===,(0)1f =-,00ln(1)(0)lim lim x x bx bxf b x x--+→→+=-=-=-.3.()sin xf x x=的可去间断点为0x =;221()32x f x x x -=-+的无穷间断点为2x =.4.若函数e ()(1)x af x x x -=-有无穷间断点0x =及可去间断点1x =,则常数a =e .提示:由已知,1e lim (1)x x a x x →--存在,所以1lim(e )0xx a →-=,从而e a =.二、单项选择题1.0x =是1()sin f x x x=的A .A.可去间断点B.跳跃间断点C.无穷间断点D.振荡间断点提示:01lim ()lim sin0x x f x x x→→==2.函数21,0(),012,12x x f x x x x x ⎧-<⎪=≤≤⎨⎪-<≤⎩D.A.在0,1x x ==处都间断B.在0,1x x ==处都连续C.在0x =处连续,1x =处间断D.在0x =处间断,1x =处连续提示:(0)1,(0)0(0)f f f -+=-==;(1)(1)1,(1)1f f f -+===.3.设函数42,0(),0x f x xk x ≠=⎨⎪=⎩在0x =处连续,则k =B .A.4B.14C.2D.12提示:021lim ()limlim ,(0)4x x x f x f k x →→→===.4.函数111122,0()221,0x x x x x f x x --⎧-⎪≠⎪=⎨+⎪=⎪⎩在0x =处B .A.左连续B.右连续C.左右均不连续D.连续提示:110lim 20,lim 2xxx x -+→→==+∞,从而(0)1(0),(0)1(0)f f f f -+=-≠==.三、讨论函数11e ,0()ln(1),10x x f x x x -⎧⎪>=⎨⎪+-<≤⎩在0x =处的连续性.解:111(0)lim ln(1)0(0),(0)lim ee x x xf x f f -+-+--→→=+====,所以()f x 在0x =处不连续,且0x =是第一类跳跃型间断点.四、若2,0()0e (sin cos ),x x a xf x x x x +≤⎧=⎨>+⎩在-∞(,)∞+内连续,求a .解:由于)(x f 在0=x 处连续,所以)0()0()0(f f f ==-+.(0)lim ()lim e (sin cos )1x x x f f x x x +++→→==+=,a a x x f f x x =+==--→→-)2(lim )(lim )0(0,a f =)0(.故1=a .五、设()f x 在(,)-∞+∞内有定义,且lim ()x f x a →∞=,1,0()0,0f x g x x x ⎧⎛⎫≠⎪ ⎪=⎝⎭⎨⎪=⎩.试讨论()g x 在0x =处的连续性.解:()0011lim ()lim lim 令x x t t x g x f f t a x →→→∞=⎛⎫== ⎪⎝⎭,(0)0g =,所以当0a =时,()g x 在0x =处连续,当0a ≠时,()g x 在0x =处间断.第九节连续函数的运算与初等函数的连续性一、填空题1.设,0()1,0a x x f x x x +≤⎧=>⎩在(,)-∞+∞内连续,则常数a =12.2.设22,1()1,1x bx x f x x a x ⎧++≠⎪=-⎨⎪=⎩在(,)-∞+∞处连续,则常数a =1,b =-3.提示:由题意知,1lim ()(1)x f x f a →==,则212lim1x x bx a x→++=-21lim(2)0x x bx →∴++=,则3b =-,进而1a =.3.211lim cos1x x x →-=-cos 2. 4.()2cot 2lim 1tan xx x→+=e .5.21lim 1xx x x →∞-⎛⎫= ⎪+⎝⎭4e-.提示:41122412lim lim 1e 11xx x xx x x x x -++--→∞→∞⎡⎤-⎛⎫⎛⎫⎢⎥=-= ⎪ ⎪⎢⎥++⎝⎭⎝⎭⎣⎦.6.已知lim 82xx x a x a →∞+⎛⎫= ⎪-⎝⎭,则常数a =ln 2.提示:332233lim lim 1e 822x a x x axx a x aax a a x a x a →∞→∞--⎡⎤+⎛⎫⎛⎫⎢⎥=+== ⎪ ⎪⎢⎥--⎝⎭⎝⎭⎣⎦,所以3ln 8,ln 2a a ==.7.203sin (1)cos lim (1cos )x x x x x →++=+12.8.0x →=12.提示:原式limx→=0x →=22012limsin 222x x x x x →⋅==⋅.9.函数21()23f x x x =--的连续区间是(,1),(1,3),(3,)-∞--+∞.二、单项选择题1.当1→x 时,函数1211e 1x x x ---的极限等于D .A.2B.0C.∞D.不存在但不为∞2.设()f x 在2x =连续,(2)3f =,则2214lim ()24x f x x x →⎛⎫-=⎪--⎝⎭D .A.0B.2C.3D.34提示:22222142113lim ()lim ()lim ()(2)244244x x x x f x f x f x f x x x x →→→-⎛⎫-====⎪---+⎝⎭.三、讨论11()1exxf x -=-的连续性,若有间断点,指出其类型.解:()f x 为初等函数,故在其定义区间(,0),(0,1),(1,)-∞+∞内均连续,在其无定义点0,1x x ==间断.据011lim ()lim1ex x x xf x →→-==∞-,知0x =为第二类无穷间断点;据11111111lim ()lim 0,lim ()lim 11e1exx x x x x xxf x f x --++→→→→--====--,知1x =为第一类跳跃间断点.第十节闭区间上连续函数的性质一、单项选择题1.方程sin 2x x +=有实根的区间为A.A.π,32⎛⎫⎪⎝⎭B.π0,6⎛⎫ ⎪⎝⎭C.ππ,64⎛⎫⎪⎝⎭D.ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭提示:令()sin 2f x x x =+-,分别在各个对应的闭区间上验证零点定理是否成立即可.2.方程(1)(2)(3)(1)(2)(4)(1)(3)(4)x x x x x x x x x ---+---+---(2)(3)(4)0x x x +---=有D 个实根.A.0B.1C.2D.3提示:令()(1)(2)(3)(1)(2)(4)(1)(3)(4)f x x x x x x x x x x =---+---+---(2)(3)(4)x x x +---,又(1)0,(2)0,(3)0,(4)0f f f f <><>,则由零点定理知,方程在(1,2),(2,3),(3,4)分别至少存在一个根;又()f x 是三次多项式,则方程至多有三个根,综上可知方程恰好有三个根.二、证明题1.证明方程e 2xx -=在区间(0,2)内至少有一实根.证明:令()e 2xf x x =--,则()f x 在[0,2]上连续,且2(0)10,(2)e 40f f =-<=->,根据零点定理,至少存在一点(0,2)ξ∈,使()0f ξ=,所以方程()0f x =,即e 2xx -=在区间(0,2)内至少有一实根.2.设()f x 在[,]a b 上连续,且(),()f a a f b b <>.证明至少存在一点(,)a b ξ∈,使()f ξξ=.证明:令()()F x f x x =-,则()F x 在[,]a b 上连续,且()()0F a f a a =-<,()()0F b f b b =->,根据零点定理,至少存在一点(,)a b ξ∈,使()0F ξ=,即()f ξξ=.3.附加题设()f x 在[,)a +∞上连续,lim ()0x f x →+∞=.证明()f x 在[,)a +∞上有界.证明:由lim ()0x f x →+∞=,对10,X a ε=>∃>,当x X >时,有()()01f x f x ε=-<=,即()f x 在(,)X +∞上有界;又()f x 在[,]a X 上连续,故()f x 在[,]a X 上有界,所以存在10,M >使[]1(),,f x M x a X ≤∀∈,取{}1max 1,M M =,则对[],x a ∀∈+∞()f x M <,即()f x 在[,)a +∞上有界.第一章自测题一、填空题(每小题3分,共18分)1.()03limsin tan ln 12x x x x →=-+14-.提示:()20003331lim lim lim 4sin tan tan (cos 1)222ln 12x x x xx x x x x x x x →→→-⋅===---+.2.2131lim2x x x →-=+-26-.提示:21lim26x x x x →→==-+-.3.已知212lim31x x ax bx →-++=+,其中b a ,为常数,则a =7,b =5.4.若()2sin 2e 1,0,0ax x x f x xa x ⎧+-≠⎪=⎨⎪=⎩在()+∞∞-,上连续,则a =-2.提示:由题意知,20sin 2e 1lim ax x x x →+-20sin 2e 1lim 22ax x x a a x x →⎛⎫-=+=+= ⎪⎝⎭,从而2a =-.5.曲线21()43x f x x x -=-+的水平渐近线是0y =,铅直渐近线是3x =.二、单项选择题(每小题3分,共18分)1.“对任意给定的()1,0∈ε,总存在整数N ,当N n ≥时,恒有ε2≤-a x n ”是数列{}n x 收敛于a 的C.A.充分条件但非必要条件B.必要条件但非充分条件C.充分必要条件D.既非充分也非必要条件2.设()2,02,0x x g x x x -≤⎧=⎨+>⎩,()2,0,0x x f x x x ⎧<=⎨-≥⎩则()g f x =⎡⎤⎣⎦D .A.22,02,0x x x x ⎧+<⎨-≥⎩ B.22,02,0x x x x ⎧-<⎨+≥⎩ C.22,02,0x x x x ⎧-<⎨-≥⎩ D.22,02,0x x x x ⎧+<⎨+≥⎩3.下列各式中正确的是D.A.01lim 1exx x +→⎛⎫-= ⎪⎝⎭B.01lim 1e xx x +→⎛⎫+= ⎪⎝⎭C.1lim 1e xx x →∞⎛⎫-=- ⎪⎝⎭D.11lim 1e xx x --→∞⎛⎫+= ⎪⎝⎭4.设0→x 时,tan e 1x-与n x 是等价无穷小,则正整数n =A.A.1B.2C.3D.4提示:由题意知,当0→x 时,tan e 1tan xx x - 从而n 取1.5.曲线221e 1ex x y --+=-D .A.没有渐近线B.仅有水平渐近线C.仅有铅直渐近线D.既有水平渐近线又有铅直渐近线6.下列函数在给定区间上无界的是C.A.1sin ,(0,1]x x x ∈ B.1sin ,(0,)x x x∈+∞C.11sin ,(0,1]x x x∈ D.1sin ,(0,)x x x∈+∞三、计算题(每小题7分,共49分)1.2x →解:2222(1)(2)(413)(1)(413)9limlim 4(2)42x x x x x x x →→→+-+===-.2.()21ln(1)lim cos x x x +→解:()()2211ln(1)ln(1)0limcos lim 1cos 1x x x x x x ++→→=+-222001cos 112limlim ln(1)2eeex x x x x x →→---+===.3.()1lim123nnnn →∞++解:()1312333,31233n n n nnnn<++<⋅∴<++<⋅Q1n =,()1lim 1233nnnn →∞∴++=.4.21sinlimx x x解:2111sinsin sinlim lim limlim 112x x x x x x x x x x→+∞→+∞→+∞→+∞=⋅⋅.5.设函数()()1,0≠>=a a a x f x ,求()()()21lim ln 12n f f f n n →∞⎡⎤⎣⎦ .解:()()()()()()22ln 1ln 2ln 1limln 12lim n n f f f n f f f n n n →∞→∞+++=⎡⎤⎣⎦L L ()()222ln 12ln ln limlim22n n n n a n aan n →∞→∞++++===L .6.1402e sin lim 1e xx x x x →⎛⎫+ ⎪+ ⎪ ⎪+⎝⎭解:1144002e sin 2e sin 2lim lim 1111e 1e x x x x x x x x x x --→→⎛⎫⎛⎫++ ⎪ +=-=-= ⎪ ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭,11114444000e 2e 12e sin 2e sin sin lim lim lim 1e 1e e e 1x x x xx x x x x x x x x x x x x +++-→→→-⎛⎫⎛⎫+ ⎪⎛⎫⎛⎫ ⎪++⎝⎭ ⎪ ⎪ ⎪+=+=+ ⎪ ⎪ ⎪⎛⎫ ⎪ ⎪++ ⎪+⎝⎭⎝⎭ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭301lim 1e xx +-→=+=,所以,原式1=.7.已知(lim 1x x →-∞=,求,.a b解:左边22(1)lim limlim x x x x a x b x →-∞→-∞⎡⎤--+⎢==,右边1=,故[]lim (1)1x a x b →-∞--=+,则1,2a b ==-.四、讨论函数,0()(0,0,1,1)0,0x xa b x f x a b a b x x ⎧-≠⎪=>>≠≠⎨⎪=⎩在0x =处的连续性,若不连续,指出该间断点的类型.(本题8分)解:当a b =时,()0f x ≡,此时()f x 在0x =处连续;当a b ≠时,000011lim ()lim lim lim ln (0)0x x x x x x x x a b a b af x f x x x b→→→→---==-=≠=,故()f x 在0x =处不连续,所以0x =为()f x 得第一类(可去)间断点.五、附加题设()f x 在[0,1]上连续,且(0)(1)f f =.证明:一定存在一点10,2ξ⎡⎤∈⎢⎣⎦,使得1()2f f ξξ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.(本题7分)证明:设1()()2F x f x f x ⎛⎫=-+⎪⎝⎭,显然()F x 在10,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦上连续,而1(0)(0)2F f f ⎛⎫=-⎪⎝⎭,()()11110222F f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝⎭,211(0)(0)022F F f f ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=--≤ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,若1(0)02F F ⎛⎫= ⎪⎝⎭,即(0)0F =或102F ⎛⎫= ⎪⎝⎭时,此时取0ξ=或12ξ=即可;若1(0)02F F ⎛⎫< ⎪⎝⎭时,由零点定理知:一定存在一点10,2ξ⎡⎤∈⎢⎣⎦,使()0Fξ=,即1()2f fξξ⎛⎫=+⎪⎝⎭.。
习 题 1-11.求下列函数的自然定义域:(1)211y x =+- 解:依题意有21020x x ⎧-≠⎨+≥⎩,则函数定义域{}()|2x 1D x x x =≥-≠±且.(2)21arccosx y -= 解:依题意有2211360x x x ⎧-≤⎪⎨⎪-->⎩,则函数定义域()D x =∅.(3)2ln(32)y x x =-+-;解:依题意有2320x x -+->,则函数定义域{}()|12D x x x =<<.(4)312x xy -=;解:依题意有30x x -≠,则函数定义域{}()|x 0,1D x x x =-∞<<+∞≠±且.(5)1sin1,121;x y x x ⎧≠⎪=-⎨⎪=⎩, , 解:依题意有定义域{}()|D x x x =-∞<<+∞.(6)1arctan y x =+解:依题意有030x x ≠⎧⎨-≥⎩,则函数定义域{}()|3x 0D x x x =≤≠且.2.已知()f x 定义域为[0,1],求2(), (sin ), (), ()()f x f x f x a f x a f x a +++-(0a >)的定义域.解:因为()f x 定义域为[0,1],所以当201x ≤≤时,得函数2()f x 的定义域为[1,1]-;当0sin 1x ≤≤时,得函数(sin )f x 定义域为[2π,(21)π]k k +; 当01x a ≤+≤时,得函数()f x a +定义域为[,1]a a --+;当0101x a x a ≤+≤⎧⎨≤-≤⎩时,得函数()()f x a f x a ++-定义域为:(1)若12a <,[],1x a a ∈-;(2)若12a =,12x =;(3)若12a >,x ∈∅.3.设21()1,f x x ⎛⎫= ⎝其中0,a >求函数值(2),(1)f a f .解:因为21()1f x x ⎛⎫= ⎝,则 2211(2)142a f a a a a -⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,20 ,>1,11(1)1 2 ,0<<111a a f a a ⎛⎫⎧-=-= ⎪⎨ ⎪-⎩⎝⎭.4.设1||1,()0||1,()21|| 1.x x f x x g x x <⎧⎪===⎨⎪->⎩,求(())f g x 与(())g f x ,并做出函数图形.解:121(())0211 21x x xf g x ⎧<⎪==⎨⎪->⎩,即10(())001 0x f g x x x <⎧⎪==⎨⎪->⎩,1012||1(())2||12||1x g f x x x -⎧<⎪==⎨⎪>⎩,即2||1(())1||11 ||12x g f x x x ⎧⎪<⎪==⎨⎪⎪>⎩,函数图形略.5.设1,0,()1,0,x x f x x +<⎧=⎨≥⎩试证:2,1,[()]1, 1.x x f f x x +<-⎧=⎨≥-⎩证明:1(),()0[()]1,()0f x f x f f x f x +<⎧=⎨≥⎩,即2,1,[()]1,1x x f f x x +<-⎧=⎨≥-⎩,得证. 6.下列各组函数中,()f x 与()g x 是否是同一函数?为什么? (1)))()ln,()ln3f x x g x ==- ;不是,因为定义域和对应法则都不相同. (2)()()f x g x ==; 是.(3)22()2,()sec tan f x g x x x ==-; 不是,因为对应法则不同. (4)2()2lg ,()lg f x x g x x ==; 不是,因为定义域不同.7.确定下列函数在给定区间内的单调性: (1)3ln y x x =+,(0,)x ∈+∞; 解:当(0,)x ∈+∞时,函数13y x =单调递增,2ln y x =也是单调递增,则12y y y =+在(0,)+∞内也是递增的.(2)1xy x-=-,(,1)x ∈-∞. 解:(1)111111x x y x x x ---===+---,当(,1)x ∈-∞时,函数11y x =-单调递增,则21111y y x ==-是单调递减的,故原函数1xy x-=-是单调递减的. 8. 判定下列函数的奇偶性. (1)lg(y x =+;解:因为1()lg(lg(lg(()f x x x x f x --=-+==-+=-,所以lg(y x =+是奇函数.(2)0y =;解:因为()0()f x f x -==,所以0y =是偶函数. (3)22cos sin 1y x x x =++-;解:因为2()2cos sin 1f x x x x -=+--,()()()()f x f x f x f x -≠-≠-且,所以22cos sin 1y x x x =++-既非奇函数,又非偶函数.(4)2x xa a y -+=.解:因为()()2x x a a f x f x -+==,所以函数2x xa a y -+=是偶函数. 9.设()f x 是定义在[,]l l -上的任意函数,证明:(1)()()f x f x +-是偶函数,()()f x f x --是奇函数; (2)()f x 可表示成偶函数与奇函数之和的形式. 证明:(1)令()()(),()()()g x f x f x h x f x f x =+-=--,则()()()(),()()()()g x f x f x g x h x f x f x h x -=-+=-=--=-,所以()()f x f x +-是偶函数,()()f x f x --是奇函数.(2)任意函数()()()()()22f x f x f x f x f x +---=+,由(1)可知()()2f x f x +-是偶函数,()()2f x f x --是奇函数,所以命题得证. 10.证明:函数在区间I 上有界的充分与必要条件是:函数在I 上既有上界又有下界.证明:(必要性)若函数()f x 在区间I 上有界,则存在正数M ,使得x I ∈,都有()f x M ≤成立,显然()M f x M -≤≤,即证得函数()f x 在区间I 上既有上界又有下界(充分性)设函数()f x 在区间I 上既有上界2M ,又有下界1M ,即有12()()f x M f x M ≥≤且,取12max{,}M M M =,则有()f x M ≤,即函数()f x 在区间I 上有界.11.下列函数是否是周期函数?对于周期函数指出其周期: (1)|sin |y x =;周期函数,周期为π. (2)1sin πy x =+; 周期函数,周期为2. (3)tan y x x =; 不是周期函数. (4)2cos y x =.周期函数,周期为π.12.求下列函数的反函数:(1)331xx y =-;解:依题意,31x y y =-,则3log 1yx y =-,所以反函数为13()log ,(,0)(1,)1xf x x x -=∈-∞⋃+∞-.(2)()ax by ad bc cx d+=≠+;解:依题意,b dy x cy a -=-,则反函数1()()b dxf x ad bc cx a--=≠-.(3)(lg y x =+;解:依题意,1(1010)2y y x -=+,所以反函数11()(1010),2x x f x x R --=+∈.(4)ππ3cos 2,44y x x ⎛⎫=-≤≤ ⎪⎝⎭. 解:依题意,arccos 32y x =,所以反函数1arccos3(),[0,3]2x f x x -=∈. 13.在下列各题中,求由所给函数构成的复合函数,并求这函数分别对应于给定自变量值1x 和2x 的函数值:(1)212e ,1,0,2u y u x x x ====+;(2)2121,e 1,1,1,1v y u u v x x x =+=-=+==-. 解:(1)215()e ,(0),(2)x y f x f e f e +====(2)12()(e 1)1x y f x +==-+,42(0)22f e e =-+,(1)1f -=.14.在一圆柱形容器内倒进某种溶液,该容器的底半径为r ,高为H .当倒进溶液后液面的高度为h 时,溶液的体积为V .试把h 表示为V 的函数,并指出其定义区间.解:依题意有2πV r h =,则22,[0,π]πV h V r H r =∈. 解:依题意有0.64,0 4.5() 4.50.64( 4.5) 3.2, 4.5x x f x x x ≤≤⎧=⎨⨯+-⨯>⎩,所以(3.5) 2.24(4.5) 2.88(5.5) 6.08f f f ===元,元,元.习 题 1-21.设21(1,2,3,)31n n a n n +==+, (1) 求110100222||,||,||333a a a ---的值;(2) 求N ,使当n N >时,不等式42||103n a --<成立;(3) 求N ,使当n N >时,不等式2||3n a ε-<成立.解:(1) 12321||||,34312a -=-= 1022121||||,331393a -=-=100220121||||33013903a -=-=. (2) 要使 42||10,3n a --< 即 4113310<(n+1), 则只要9997,9n > 取N=99971110,9⎡⎤=⎢⎥⎣⎦故当n>1110时,不等式42||103n a --<成立. (3)要使2||3n a ε-<成立,13,9n εε-> 取139N εε-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,那么当n N >时, 2||3n a ε-<成立.2.根据数列极限的定义证明:(1)1lim 0!n n →∞=; (2)1n →∞=.解:(1)0ε∀>, 要使111|0|!!n n n ε-<<=, 只要取1N ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦, 所以,对任意0ε>,存在1N ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,当n N >时,总有1|0|!n ε-<,则1lim 0!n n →∞=.(2) 0ε∀>,要使221|2n ε-=<<, 即n >,只要取N =,所以,对任意的ε>0,存在N =, 当n N >, 总有1|ε-<,则1n →∞=. 3.若lim n n x a →∞=,证明lim ||||n n x a →∞=.并举例说明:如果数列}{||n x 有极限,但数列}{n x 未必有极限.证明: 因为lim n n x a →∞=, 所以0ε∀>, 1N ∃, 当1n N >时, 有||n x a ε-<.不妨假设a>0, 由收敛数列的保号性可知:2N ∃, 当2n N >时, 有0n x >, 取{}12max ,N N N =, 则对0ε∀>, N ∃, 当n N >时, 有||||||||n n x a x a ε-=-<.故lim ||||n n x a →∞=. 同理可证0a <时, lim ||||n n x a →∞=成立.反之,如果数列{}||n x 有极限, 但数列{}||n x 未必有极限.如:数列()1nn x =-,||1n x =, 显然lim ||1n n x →∞=, 但lim n n x →∞不存在.4.设数列{}n x 有界,又lim 0n n y →∞=.证明:lim 0n n n x y →∞=.证明: 依题意,存在M>0, 对一切n 都有||n x M ≤, 又lim 0n n y →∞=, 对0ε∀>,存在N ,当n N >时, |0|n y ε-<, 因为对上述N , 当n N >时, |0|||||n n n n n x y x y M y M ε-=≤<,由ε的任意性, 则lim 0n n n x y →∞=.5.设数列{}n x 的一般项(3)π2n n x +=,求lim n n x →∞.解: 因为0x =, (3)π|cos |12n +≤, 所以 (3)π02x n +=. 6.对于数列{}n x ,若21()k x A k -→→∞,2()k x A k →→∞,证明:()n x A n →→∞.证明: 由于21lim k k x A -→∞=, 所以, 0ε∀>, 10N ∃>, 当1>k N 时,有21||k x A ε--<,同理, 0ε∀>,20N ∃>, 当2k N >时, 有2||k x A ε-<.取N =max {}12,N N , 0ε∀>, 当n N >时, ||n x A ε-<成立, 故()n x A n →→∞.习 题 1-31.当1x →时,234y x =+→.问δ等于多少,使当|1|x δ-<时,|4|0.01y -<?解:令 1|1|2x -<,则35|1|22x <+<,要使225|4||34||1||1||1||1|0.012y x x x x x -=+-=-=-+<-<, 只要|1|0.004x -<,所以取0.004δ=,使当 |1|x δ-< 时,|4|0.01y -<成立.2.当x →∞时,222123x y x +=→-.问X 等于多少,使当||x X >时,|2|0.001y -<? 解:要使222217|2||2|3|3|x y x x +-=-=--2|3|7000x ->, 即237000x ->. 因此,只要||x >,所以取X ≥3.根据函数极限的定义证明:(1)3lim(21)5x x →-=; (2)35lim31x x x →∞+=-;(3)224lim 42x x x →--=-+; (4)lim0x =. 证明:(1) 由于|(21)5|2|3|x x --=-, 任给0ε>,要使|(21)5|x ε--<,只要|3|2x ε-<.因此取2εδ=,则当0|3|x δ<-<时, 总有|(21)5|x ε--<,故3lim(21)5x x →-=.(2) 由于358|3|1|1|x x x +-=--,任给0ε>, 要使35|3|1x x ε+-<-,只要8|1|x ε<-,即81x ε>+或81x ε<-, 因为0ε>,所以88|1||1|εε+>-, 取8|1|M ε=+,则当||x M >时,对0ε∀>,总有35|3|1x x ε+-<-,故有35lim 31x x x →∞+=-.(3)由于24|(4)||2|2x x x ---=++,任给0ε>,,要使24|(4)|2x x ε---<+,只要|2|x ε+<,因此取δε=,则当0|(2)|x δ<--<时,总有24|(4)|2x x ε---<+,故224lim 42x x x →--=-+. (4) 由于0|-<,任给0ε>,要使|0|ε<,ε<,即21x ε>,因此取21M ε=,则当x>M 时,总有0|ε-<,故lim 0x =. 4.用X ε-或εδ-语言,写出下列各函数极限的定义: (1)lim ()1x f x →-∞=; (2)lim ()x f x a →∞=;(3)lim ()x a f x b +→=; (4)3lim ()8x f x -→=-.解: (1) 0,ε∀> 0M ∃>, 当x<-M 时, 总有|()1|f x ε-<;(2) 0,ε∀> 0M ∃>, 当||x M >, 总有|()|f x a ε-<;(3) 0,ε∀> 0δ∃>, 当a x a δ<<+时, 总有|()|f x b ε-<; (4) 0,ε∀> 0δ∃> 当33x δ-<<时, 总有|()8|f x ε+<. 5.证明:0lim ||0x x →=.证明: 由于00lim ||lim 0x x x x ++→→==, 00lim ||lim()0x x x x --→→=-=,所以0lim ||0x x →=.6.证明:若x →+∞及x →-∞时,函数()f x 的极限都存在且都等于A ,则lim ()x f x A →∞=.证明: 由于lim ()x f x A →+∞=,则对0ε∀>,10M ∃>,当1x M >时,有|()|f x A ε-<.又lim ()x f x A →-∞=,则20M ∃>,当2x M <-,有|()|f x A ε-<.取{}12max ,M M M =那么对0ε∀>,当||x M >时,总有|()|f x A ε-<,故有lim ()x f x A →∞=.习 题 1-41.根据定义证明:(1)211x y x -=+为当1x →时的无穷小;(2)1sin y x x =为当x →∞时的无穷小;(3)13xy x+=为当0x →时的无穷大.证明:(1) 0ε∀>,因为21|0||1|1x x x --=-+,取δε=,则当0|1|x δ<-<时, 总有0x ≠,故211lim 01x x x →-=+. (2) 0ε∀>,因为111|sin 0||sin |||||x x x x x -=≤,取1M ε=, 则当||x M >时, 总有1|sin |1|sin 0|||||x x x x x ε-=≤<, 故1lim sin 0x x x →∞=.(3) 0M ∀>, 13M δ∃=+,当0||x δ<<时,总有1311|||3|3||x M x x x +=+>->,所以013lim x x x→+=∞. 2.函数sin y x x =在(0,)+∞内是否有界?该函数是否为x →+∞时的无穷大?解答: 取2πn x n =,则0n y =,因此当2πn x n =()n →∞时, ()0n n y x →→+∞故函数sin y x x = 当x →+∞时,不是无穷大量.下证该函数在()0,+∞内是无界的. 0M ∀>,π2π2n x n ∃=+ 且()n x n →+∞→∞,πππ2πsin 2π2π222n y n n n ⎛⎫⎛⎫=++=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,取[]01N M =+, 00π2π(0,)2x N ∃=+∈+∞,有0π2π2n y N M =+≥,所以sin y x x =是无界的.3.证明:函数11cos y x x=在区间(0,1]上无界,但这函数不是0x +→时的无穷大.证明: 令1t x=,类似第2题可得.习 题 1-51.求下列极限:(1)23231lim 41n n n n n →∞+++-;(2)111lim 1223(1)n n n →∞⎡⎤+++⎢⎥⋅⋅+⎣⎦;(3)22212lim n n n n n →∞⎛⎫+++ ⎪⎝⎭; (4)1132lim 32n nn n n ++→∞+-;(5)2211lim 54x x x x →--+;(6)3221lim 53x x x x →+-+;(7)limx →+∞;(8)2221lim 53x x x x →∞+++;(9)330()lim h x h x h→+-;(10)22131lim 41x x x x →+-+;(11)3131lim 11x x x →⎛⎫- ⎪--⎝⎭; (12)23lim 531x x xx x →∞+-+;(13)x →(14)3lim 21x x x →∞+;(15)3lim(236)x x x →∞-+; (16)323327lim 3x x x x x →+++-.解:(1) 23231lim 41n n n n n →∞+++- = 233311lim 0411n n n n n n→∞++=+-. (2) 111lim 1223(1)n n n →∞⎡⎤+++⎢⎥⋅⋅+⎣⎦= 111111lim ()()()12231n n n →∞⎡⎤-+-++-⎢⎥+⎣⎦= 1lim(1)11n n →∞-=+. (3) 22212lim n n n n n →∞⎛⎫+++ ⎪⎝⎭=21(1)12lim 2n n n n →∞+=. (4) 1132lim 32n nn n n ++→∞+-=21()13lim 2332()3n n n →∞+=-⋅.(5) 2211lim 54x x x x →--+=1(1)(1)lim (1)(4)x x x x x →-+--=112lim 43x x x →+=--. (6) 3221lim 53xx x x →+-+=322132523+=--⨯+.(7) limx →+∞=limx=limx =111lim 2x -=. (8) 2221lim53x x x x →∞+++=2212lim 2531x x x x→∞+=++. (9) 330()lim h x h x h →+-=322330(33)lim h x x h xh h x h→+++-=3220lim(33)3h x xh h x →++=.(10) 3131lim 11x x x →⎛⎫- ⎪--⎝⎭=2313(1)lim 1x x x x →⎛⎫-++ ⎪-⎝⎭=21(1)(2)lim (1)(1)x x x x x x →-+-++ =212lim11x xx x →+=++.(11) 23lim 531x x x x x →∞+-+=22311lim 0315x x x x x→∞+=-+.(12) x →=x →=x →(13) 3lim 21x x x →∞+=2lim12x x x→∞=+∞+. (14) 3lim(236)x x x →∞-+=32336lim (2)x x x x→∞-+=∞.(15) 323327lim 3x x x x x →+++-=32331lim(327)lim 3x x x x x x →→+++⨯=∞-.2.设,0,()2,0.x e x f x x a x ⎧<=⎨+≥⎩问当a 为何值时,极限0lim ()x f x →存在.解:因为0000lim ()lim 1,lim ()lim(2)x x x x x f x e f x x a a --++→→→→===+=,所以,当00lim ()lim ()x x f x f x -+→→=,即1a =时,0lim ()x f x →存在. 3.求当x 1→时,函数12111x x e x ---的极限.解:因为11211111lim lim(1)0,1x x x x x e x e x ----→→-=+=-所以12111lim 1x x x e x -→--不存在。
第一章函数、极限与连续内容概要课后习题全解习题1-1★1.求下列函数的定义域:知识点:自然定义域指实数范围内使函数表达式有意义的自变量x 的取值的集合; 思路:常见的表达式有 ① a log □,( □0>) ② /N □, ( □0≠) ③(0)≥W④ arcsin W (W[]1,1-∈)等解:(1)[)(]1,00,11100101122⋃-∈⇒⎩⎨⎧≤≤-≠⇒⎩⎨⎧≥-≠⇒--=x x x x x x x y ;(2)31121121arcsin≤≤-⇒≤-≤-⇒-=x x x y ; (3)()()3,00,030031arctan 3⋃∞-∈⇒⎩⎨⎧≠≤⇒⎩⎨⎧≠≥-⇒+-=x x x x x x x y ;(4)()()3,11,1,,1310301lg 3⋃-∞-∈⇒⎩⎨⎧-<<<⇒⎩⎨⎧-<-<⇒-=-x x or x x x x x y x;(5)()()4,22,11601110)16(log 221⋃∈⇒⎪⎩⎪⎨⎧-<-≠-<⇒-=-x x x x x y x ; ★ 2.下列各题中,函数是否相同?为什么?(1)2lg )(x x f =与x x g lg 2)(=;(2)12+=x y 与12+=y x知识点:函数相等的条件;思路:函数的两个要素是f (作用法则)及定义域D (作用范围),当两个函数作用法则f 相同(化简后代数表达式相同)且定义域相同时,两函数相同;解:(1)2lg )(x x f =的定义域D={}R x x x ∈≠,0,x x g lg )(=的定义域{},0R x x x D ∈>=,虽然作用法则相同x x lg 2lg 2=,但显然两者定义域不同,故不是同一函数;(2)12+=x y ,以x 为自变量,显然定义域为实数R ;12+=y x ,以x 为自变量,显然定义域也为实数R ;两者作用法则相同“2□1+”与自变量用何记号表示无关,故两者为同一函数;★ 3.设⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥<=3,03,sin )(ππϕx x x x ,求)2()4()4()6(--ϕπϕπϕπϕ,,,,并做出函数)(x y ϕ=的图形知识点:分段函数;思路:注意自变量的不同范围; 解:216sin)6(==ππϕ,224sin 4==⎪⎭⎫⎝⎛ππϕ,224sin 4=⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-ππϕ()02=-ϕ;如图:★ 4.试证下列各函数在指定区间内的单调性 :(1)()1,1∞--=xxy (2)x x y ln 2+=,()+∞,0 知识点:单调性定义。
第一章:第1节: 1A 。
2D 。
3A 。
4x y =。
5.21)(nxx x f n +=。
6.当2/10<<a 时,定义域为]1,[a a -;当2/1>a 时,定义域为空集;当2/1=a 时,定义域2/1=x 。
7.)1ln()(x x -=ϕ,定义域为}0|{≤x x 。
第2节: 1D 。
2C 。
3B 。
4.证明:由定义知0>∀ε,N N ∈∃,使得当n N >时,有||n u a ε-<成立。
注意到a u a u n n -≤-。
因此当n N >时,有ε<-≤-a u a u n n 。
即||||lim a u n n =∞→。
反过来若1||lim =∞→n n u ,则n n u ∞→lim 不一定存在。
比如(1),n n u =-则n n u ∞→lim 不存在,但1||lim =∞→n n u 。
若0||lim =→∞n n u ,则由00-=-n n u u 知0lim =∞→n n u 。
第3节:1A 。
2B 。
3D 。
4C 。
5C 。
第4节: 1D 。
2D 。
3D 。
4C 。
5D 。
6.证:假设函数xx y 1sin 1=在区间]1,0(上有界,则0,M ∃>使得函数11sin y M x x =≤。
若取2/)1]([21ππ++=M x ,则有M M y >++=2/)1]([2ππ矛盾。
所以在区间]1,0(上无界,但也不是+→0x 时的无穷大。
因为若取πk x 21=(N k ∈),则当+∞→k 时,+→0x ,而此时0≡y 不是无穷大。
第5节: 1A 。
2C 。
3B 。
4B 。
5.1。
6.21。
7。
a 21-。
8.1。
9.2。
10.21。
11.6。
12.1,1-==b a 第6节: 1C 。
2D 。
3B 。
4.3。
5.3/5。
6.0 。
7.由于()nnn n11333213⋅<++<,所以由夹逼定理可得()3321lim 1=++∞→nn nn 。
高等数学一上册教材答案第一章:函数与极限1.1 函数的概念与性质函数的概念函数是一种特殊的关系,它将一个集合中的每个元素对应到另一个集合中的唯一元素。
用数学符号表示为:y = f(x),其中 x 是自变量,y 是因变量,f(x) 是函数关系。
函数的性质(1)定义域和值域定义域是自变量可能的取值范围,值域是因变量对应的所有可能取值的范围。
(2)奇偶性如果对任意 x,有 f(-x) = f(x),则函数为偶函数;如果对任意 x,有f(-x) = -f(x),则函数为奇函数。
(3)单调性如果对任意 x1、x2,当 x1 < x2 时有f(x1) ≤ f(x2),则函数为增函数;如果对任意 x1、x2,当 x1 < x2 时有f(x1) ≥ f(x2),则函数为减函数。
1.2 一次函数与二次函数一次函数一次函数的标准式表示为 y = kx + b,其中 k 是斜率,b 是 y 轴截距。
一次函数的图像是一条直线,它的性质包括:与 y 轴平行的直线的斜率为零,与 x 轴平行的直线的斜率为无穷大。
例题:已知函数 f(x) = 3x + 2,求 f(2) 的值。
解:将 x 替换为 2,得到 f(2) = 3(2) + 2 = 8。
二次函数二次函数的标准式表示为 y = ax^2 + bx + c,其中a ≠ 0。
二次函数的图像是一个抛物线,它的性质包括:抛物线开口向上(a > 0)或向下(a < 0),顶点的横坐标为 -b/2a。
例题:已知函数 f(x) = x^2 + 2x - 1,求 f(-1) 的值。
解:将 x 替换为 -1,得到 f(-1) = (-1)^2 + 2(-1) - 1 = -2。
1.3 幂函数与指数函数幂函数幂函数的定义形式为 y = x^p,其中 p 是常数。
幂函数的图像随着 p 的取值不同,可能是增函数、减函数或常数函数。
例题:已知函数 f(x) = x^3,求 f(2) 的值。
高数第一章-Microsoft-Word- 文档1.解:⑴相等.因为两函数的定义域相同,都是实数集R;由X2x知两函数的对应法则也相同;所以两函数相(2)相等.因为两函数的定义域相同,都是实数集R,由已知函数关系式显然可得两函数的对应法则也相同,所以两函数相等.(3)不相等.因为函数f(x)的定义域是{XX R,X 1},而函数g(x) 的定义域是实数集R,两函数的定义域不同,所以两函数不相等.2.解:(1)要使函数有意义,必须4x0x 0所以函数的定义域是((2)要使函数有意义x 3 0lg(1 x) 0x 4 即x 0 ,0) U(0,4]■必须即所以函数的定义域是[-3,0) U (0,1).(3)要使函数有意义x2 1 0 即x1所以函数的定义域是((4)要使函数有意义1 x 0,1)U( 1,1)U(1,必须1 s i n x1 2si nx 1即 2n5 n7 n 2k n x 2k n2k n x2k n6或66必须 ,(k 为整数).所以函数的定义域是[i k n,6kn, k 为整数.3.解:由已知显然有函数的定义域为(-s ,+x),i. i又当x 0时,X 可以是不为零的任意实数,此时,sinx 可以取遍[-1,1]上所有的值,所以函数的值域为[-1,1].为反函数.1 Xx1__y8.解:(1)由y 「解得 1 y,1 x 1 x所以函数y「的反函数为yc(x 1).(2)由 y ln(x 2) 1得 x e y 12,所以函数y ln(x 2) 1的反函数为y e x12(x R).也即nk n x n k n 6 6(k 为整数). 4.解:1 f(0) -1 01 0f( x)1 ( x) 1 ( x)1,1 x 1 0 5.解: f(x 1)(x 1) 1, 0x 126.解: f (g(x))2g(x) ?xl nx1丄 X x 1Flg(f(x))f(f(x)) g(g(x))g(x)ln g(x) xlnxln(xln x).7.证:由y2x 31解得x故函数f(x) 2x 3g(x)G 1是同一个函数,所以f(x) 1的反函数是x 1 2(x R),这与2x 31和g(x)1 x'1, 0 x 1 x, 1 x 3f(x)ln f(x) 2x ln2x (xln 2) 2x, 2f(x) ?2xy 1y1 (3)由y 32x5解得x 2(log3y 5)2x 2x 2x 2x 2xe sin( x) e e sin x (e e 函数y e 2xe 2xsinx 是奇函数.10.解:⑴函数的定义域为(-8,+ 8 ),当x 0X 0X x 1时,有1X 2,当X 0时,有1X22x 2,1X故X (,),有y2 .即函数yC 有上界.X 又因为函数yr 为奇函数,所以函数的图形关 于原点对称,由对称性及函数有上界知,函数必有X下界,因而函数yr 有界.X ,X 2(x-i x 2)(1 X 1X 2)又由 “ y 21 X 121 X ;时,y1 y2,而 当 X 1 X 2且 X 1X 21 时,y 1 y2X故函数yc 在定义域内不单调.(2)函数的定义域为(0,+8), Q M 0, x 10 且 x-i M ; x 2 eM0 ^使 ln x 2M1贰5的反函数为y 严3%5) (xy 1 cos 3x 得 cosx 寻 y 1 又 x所以屈数y(4少x arccos ~1又由 1即0 y 2 以,函数 y 1 cos 3x,x [0, n 的3in (0 x 2)■解:(1)Q f( x) J ( x) X1 ( x) f(x) 是偶函数. y arccos 9. 0) [0, n,故cosx 1得 0 1 cos 3x 2,,故可得反函数的定义域为反函数为[0,2],所.1 x . 1 x f(x)⑵Q f( x) e2xsin x) f (x) (1 x2)(1 xf)知,当 X1x且 X 1X21^取 x 0max{x 1, x 2}贝x 0ln x 0x 1ln x22M M所以函数y xlnx 在定义域内是无界的. 一又当0捲X 2时寸~有捲X 20,ln 捲In X 20 ^故 y iy 2(x-ilnxj (x 2 ln x 2) (x 1 x 2) (ln 人 l nx 2) 0 即当Ox 」时恒有 单调递增.1 1解:(1)y (1X 2)4是由 yuju 1si n 2(1 2x)是由 y u 2,u si nv,v 1 1(1 10 x 5)2是由 y u 2,u 1 v,v11 arcsin2 x^是由y u 1,u1 v,X-|x 2y 1 y 2所以函数y x lnx 在(0,呐11. (2) y (3) y(4) y成.x 2复合而成.1 2x 复合而成.10W ,w x 5复合而成.arcsin w, w 2x合12证:(1)设 F(x) f (x) f( 有 F( x) f( x) f(x) F(x) 故f(x) f( X)为偶函数.(2)设 G(x) f(x) f( x),贝 y x 有 G( x) f( x) f( x) [ f (x)故f (x) f( x)为奇函数. 13.解:设年销售批数为x,则准备费为103x;106106X),则(, f( x)]) JG(x)又每批有产品x 件,库存数为2x件,库存费为 泄0.05 — 2x 兀. 1060.05x ---------2x设总费用为,则y 10 14.解:当x 能被20整除,即[20]20时,邮资xx0.80当x 不能被20整除时,即杓 x刃时,由题意知 x邮资y % 1 0.80x 25,综上所述有 其中 20 20整数.15.证:(1)由得y sinh x 2000且X X20 20 2000且X X2020 X X20,120的最大f X 2 ye 1 0分别表示不超过0 xxxe eh 得 e 2xx1 0.80, 0 x 20解方程e 2x2ye x因为e x 0,所以 所ln( y .. 1y 2) sinh xy arcs inhx ln(x y tanh x ⑵由'1 y又由1y得1y 1所以函数ye 2x).y1y ,得2xlnj1 y16.解:S o tanhx的反函数为1 , 1 xIn 2 1 x1 -h(2hcot2y arcta n hx】h(AD BC) 2x 1). BC BC) h(BC hcot ) 从而BCS c hhcotAB BC h2 sin CD (ABhBC 2—— sinCD)hcoth由 h 0,BCShhcotS ° 2 cosS ° h h sin h 2 cos40° , -hsin 40得定义域为(0,Atan40)17.解:⑴X n百,当n时,X n1(2) x n n cos当n 无限增大时,有三种变化趋势:趋向于 趋向于0,趋向于•n2n 1()X n()277,当 n 无限增大时,变化趁势有两 种分别趋于1,-1.18.解:⑴animx ",,要使X n 0品马nn1 N — 只须.取 ,则当n N时,必有人.当 0.001 时,N1 0.001 1000或大于1000的整数.(2) a lim x n nJJ要 X n 0 J n 2 v n i2 2 1J n 2 V n 2麻 V n只要乔 1一即 1飞即可.丄[则当nN0.0001时,19.证:(1),要使,则当n>N 时,恒有3n 13(2),要使5,则当n>N 时恒有 希丄1(3) 0,要使2n 12 2(2 n 1) 4n,只要n1lim 2.故nn55;,只要 3n 1 3 2n 12「 3n 1 3 lim.故n2n 1 22 2aa_n(、n 2a 2n) n?,只要10或大于108的整数.a2n__取-2 2 lim —— 1 n n ,则当n>N时,恒有(4)因为对于所有的正整数n,有6 7个80.99L 9 1 筝7个80.999L 9,从而1,故0,不防设1,要使ln110n 6 7个8 0.99L 9 1N ln10 '则当n N时恒有20.证:Q n imX n 0,由极限的定义知,时恒有而ln ,只要n 1M0,取6 7个8,故]im0.99L9 1,X n a0, N 0,当n N 时,丿由极限的定义知n im x但这个结论的逆不成立.如X n 存在. (1)n,limnX n 1但n im X n不21.解:k(1)Q0 (n 1) nn k (11(1 ) 1n而n im0 0,当k 1 时,n imlim[(n 1)k n k] 0n⑵记 a max{a1, a2,L , a m}则有n n n n n nn a a2L a m m aaa;n .a2 Lnam1m n alim a a,n1lim m nna a,lim na;nn . na2 L a mlim na : a ; L a1(3)Q (3n )n(1max{a「a 2,L ,a m}12n3nf 1(3 3nf3 (12nlim 3n3, lim(1n2n1 n 13导 3—n 1lim3 — 3n13n )731lim1 0, lim(1 -) 1 n nn lim」1丄1n, n■2,不妨设X k2,则.2、、r~2 2■ 故对所有正整数n 有X n2,即数列X 有上界. 又 Xn 1 X n、2X n X n ,人(.2 X .)显然有只0,又由召2得戈2 ,从而紀& 0即X n 1 X n 即数列x.是单调递增的• 由极限的单调有界准则知,数列X "有极限. 设nimx a,则a 云,于是 去)l nim X n222.证:(1) Q为 X k 1a 22a 2,a 0(不合题意,舍(2)因为 所以 x n 1 11 0 且 n11 X n 0 X n2,即数列有界 4 X X n 1 X n 1-1 X n0,1 X n 1 0知 Xn 1 X n与 XnX 11人11 Xm (1 X n )(1 X n 1)同号,Xn Xn 1从而可推得X n1 X n与X2治同号,1,X2 1 X i 1?,X2 x i 0 2 2而故X n 1 X n 0 即X n 1 X.所以数列{X"}单调递增,由单调有界准则知,{X"}的极限存在•设n imx n a解得舍去). aa,_ _1 5 1 5丁,& 丁(不合题意,所以23.证:lim n (1) 0,要使sin只须sinx故⑵只须1 、521,则当x X时,必有0x■0,要使13X2 413 |x|2,则当x X时,必有3K J|i 3x 2 13lim 2 3 故x x 4.(3) o,要使,要使lim 故x1 4x 2.1xsi nx.1 xsin — x1llm xsin 0 x 0xx 2 3肌 x 23只要取 ,则故ximx 242(4)x 2 4时,必有 x 2 4(4)1 4x 2----- 2 2x 1|2x 1| 2 1x —2只须1x一2,取, 则114x 2时,必有 2x(5),要使 只要取,则 时,必有xsi n1x(1)lim飞 3x 3x 1 lim x 21x 324. 解:mx 22123X Xd i(4)limx3x xx 43x 2li mxlim 1 xx 3 ~2 x0.X 1(5)Qxim厂limx1x 1匚 x2 1 lim 2 X xx lim 1丄 xx由无穷大与无穷小的关系知, 1 2n⑹ lim (n 1)(n 2)(n 3)n5n 3him 5n〕lim 5n 1 1 n1 1n lim 1li mxx 21 2x 1⑺因为匚 x 2 11ax(1 a)x 2 (a b)x的次数相同解得1,b25解:(1)li mnn(1lim nb) 12知,分式的分子与分母1项的系数之比为2 (a b) 11 2ax亠4讪冲n2n2n 2,于是1 lim 1 n2⑵ lim 1n11lim n2.2X (3)lim1—x1 X2X ⑷叽丁-X 4 X116X 85X 42x (X 1)2X 1lim(x 2)(X 4)X 4 (X 1)(X 4)01 lim(X1) 0.3 (5) lim X2X..X 2limX 4X 14 x3_____ lim2 . X3 2 X2.23 .'1 23X , Xx2(6)lim ——------X 01 ;1 x2V X逅⑺ lim5X 5 .X -5lim X2(1 1 x2)X 0lim(1 、1 X2) 2.X 0> x23X3 5 ?X"3 5X3 25 X . 5lim _ _ _ _ —X 5、x .5. 5 3 x2(X 5)、、x J535x 3 25(8)陀4(9)[im(1limX(1limXlimX 5(X 5) 3 x2 35X3 25.X .5 2、一 5叽3 x2 3 5X3 25 33 25 1 cot3X 1 cot3Xcotxx)(1X)(1n 11 X2 1 Xcot3Xx2)L (123^5 .lim 3X n(1 cot X) (1 cot X)2(1 cot X)(1 cot X cot X)lim 2—X n(1 cot X)(1 1 cot X cot X)limX n 24X )21 cotx cot X 32cot X cot X 4(x 1)x)(1 X2)L (1(10)lim (1 "(1^L (1 n x)(1 x)n1(1 x)n1limx 1(1 x)n 1(17x)(1 VxVx^)(1仮仮2Vx^)L (1 Vx阪2L xn 1)1依 Vx 2lim ——x 1(1 .x)(1?x3x 2)(1 1 _____ L n 3 1 x 32 3 41 (11)lim 1 -— x 11 x1n!d)L (1 n x n£ L :歼)lim 』x 1 (1 x)(1 x(12)Qlim 1(2"1^1 x 1x x 11)(x 2)lim x 1 (1 x)(1 x ..(x 2) 2 - lim x 2) x 1 1 xl x m 1( x 1)2lim( x 2x 1) lim x 1 (1 2X 2 x 2x)(1 x x 2) x 21.2x x 1 lim 2 x 1(x 1)2l0g a (1 x)(13)Q - log a (1 x1x)‘1X)'e .log a e1 ln alimlog a(1 x)x 0x(14)令u -X1ln a 1,则log a (1 u),当 x时,ux 所以 题的结果).x..a 1 limlimu 0lOg a (1u) limlog a(1 u)u 0ln a(利用(13)(15)lim(1 x 02x)sinx3 ln(1 lim esinxx 0 2x)6xln(1lim e2xsinxx2x)xlim 6 ln(1 e * 0 sinx6 1e12x)2xx6 lim limln(1x 0sinx x 012x)2xlnesin x(16)令uV ,26.解:li mx 02x 3 x 2xlimln 所以x 02lim BA 0 x 0 2 x・••当x0时,X2 X3是比2x X2高阶的无穷小量.27.解:小. 小.1 X(1)Q2X 1 1 X・••当limX111 X1时X是与1X2同阶的无穷所以⑵Q壮・••当X 1时,X2)Xlim -X 11i(1X是与2\X)等价的无穷28.解:(1)因为当X 0 时,sinmx~ mx,sinnx〜nx,sin mx mx mlim lim .⑵ ^xcotx lim」X0sinxCOSX limX (COSX0sin Xlimcos x 以1...sinxlimx 0x(3)l i m0L^s2Xx 0xsinx(4)因为当2si n2xlim x 0xsinx2lim sinXx 02.X 0时,ln(1x 2 x 2 'e sin x) ~ e sin x, ,1X21〜Jx2ln(1 e X s in2x)lim ------x 0 1 xx・2,・ e sin xlimx 0lim 2e x limx 0 x 02sin x 2.(5)因为当0时,x 0 xarctan3 x ~ 3x, 以lim 3XX(6) lim 2n sin n limnxsin飞2n xlimn2n(7)因为当arcsin(1 2x) ~ 1 2x 以4x 1 lim x 1 arcsi n(1 2x) lim.x 4x 11 1 2x 2lim(2x 1)(2x 1)x122xli叫2 x 1) 2.x2sin —— 2(8)因为当(9)因为当 (10)时,arctanx 2 2 . X X~ x ,sin 〜 ,arcsin x 〜x, ^所以arcta nx 2lim x 0xsin arcs in x 2li m x 2x 0xx 20 时,sintanx sinx limx 0. 3 sin x —x,sin ------ x 2 2moH x,1 cosx 〜丄x 2,sin23x所以sin x(1 cosx). 3sin x 1 lim x 02cosx为cosx12.当xlimx 03x cosx厂x,所以lns2m oz<2 lim ——x 0(11)因为当xsi n x 2 2_2x xx2 22x 2). arcsinx~ x山仆 x) ~ V 1°x 21 x2x ,所__ x_lim — x 0ln(1 x)arcsl n (12)因为当x 0时,1 cos4xlim x 02sin x xtan x*2sin x ~ x,sin 2x ~ 2x, ^所以2sin 22x2 2二xsec2(2x)lim x 0x (2 xsec x) lim x 0 sin 2x(2x)lim 8 — x 02 xsec xlim(2 xsec x)x 0(13)因^为 ln cosax ln[1 (cosax 1)],ln cosbx ln[1 (cosbx1)],而当x 0时, cos ax 1 0,cos bx 1 故 ,又当xf 0进,1cos ax ~ !a 2x 2,1 2 cosbx ~ 1b 222 x,所以In cosax cosaxlim lim x 0In cosbx x 0 cosbx 11 cosax lim x 01 cosbxlim xsin 2x(14)因为当x时,2c x 0, 2x e 12 2 a x2-b 22x 2 故 所以ln 1 sin 2x sin 2x ,ln2x-2xe2x 2x , elim 冒/% x 0 ln(x 2 e 2) 2xlim^ x 0In(x 2x—2x、e )X\e )lnlne2x ln lim一xlnmoI Ke- X e叫z <. 2sin x x叫IK .2sin x xe2 x2xe1.29.解:(1)limx limx limxe 2e.(2)limx2xlimx2x10limx10limxlimxe 10 1510e .2、cot 2 x3tan x)(1 13ta n 2x)3ta『xlim(1 x 013tan 2x)3^ln[1 (cos ax 1)] ~ cosax 1,ln[1 (cosbx 1)] ~ cosbx 1,(4)Iim(cos2x)32In cos2x lim e xx 03In cos 2 x 21 (cos2x 1)lim e x 0 '1cos 2x 1 3(cos2 x 1) 2lim e x x 0 In1 cos 2x 1 1 (cos2x 1) (5) lim x[ln(2xx) 1XImotcos2x 1 ...3lim 2 lim Inx 0 x 2x e x 1cos 2 x 1 1 (cos2 x 1) 3li m x 1e2Sin 2 xIn lim 竺x 0lim 1 (cos2 x x "1) 1cos2 x 1 2In e12Inx] Iim 2x2Iim InxI LI n lim 2lnxI n Ii mximo^-1 ILmm。
高等数学上册教材答案北大第一章:微积分基础1.1 极限与连续1.1.1 极限的定义根据微积分基础知识,极限是函数概念的核心之一。
在数学中,我们需要明确了解极限的定义。
对于函数 f(x),当 x 趋近于某一点 a 时,如果 f(x) 的值趋近于一个常数 L,则我们称 L 为 f(x) 在 x=a 处的极限,记作lim(x→a) f(x) = L。
1.1.2 连续的概念与性质连续是微积分中的另一个重要概念。
对于函数 f(x),如果在某一点a 处,该函数的极限等于 f(a),则我们称函数在点 a 处是连续的。
连续性具有以下性质:- 连续函数的和、差、积均为连续函数;- 两个连续函数的乘积仍为连续函数;- 连续函数的复合函数仍为连续函数。
1.2 导数与微分1.2.1 导数的概念导数是微积分中的重要概念之一。
对于函数 y=f(x),如果函数在某一点 x=a 处的极限值存在,则称该极限值为函数 y=f(x) 在 x=a 处的导数,记作 f'(a) 或 df(x)/dx。
导数的计算公式包括函数的基本运算法则、常数的导数、幂函数的导数、指数函数的导数等。
1.2.2 微分的概念与应用微分是导数的一种表现形式,也是微积分的重要概念之一。
对于函数 y=f(x),如果δx 是 x 的增量,δy 是 y 的增量,则函数 y=f(x) 的微分为 dy=f'(x)dx。
微分的应用包括切线问题、极值问题、凹凸性判定等。
第二章:函数与极限2.1 函数概念与基本运算2.1.1 函数定义与表示法函数是数学中最基本的概念之一。
函数可以通过函数定义域、值域以及对应关系进行定义。
常见的函数表示法有显式函数表示法、隐式函数表示法、参数方程表示法等。
2.1.2 函数的基本运算函数的基本运算包括函数的和、差、积、商运算。
通过研究函数的基本运算,可以帮助我们理解函数之间的关系以及求解函数的性质。
2.2 极限的思想与性质2.2.1 函数的极限函数的极限是函数概念的核心之一。
第一章 函数、极限、连续习题1-11.求下列函数的自然定义域: (1)321xy x=+-(2) 1a rc ta ny x=+(3) 1a rc c o sx y -=;(4) 3s in13 , 1xx y x ⎧≠⎪=⎨⎪=⎩. 解(1) [3,1)(1,1)(1,)---+∞;(2)[0)(0,3];(3) [4,2)(3,6]--;(4) (,1]-∞. 2.已知函数()f x 定义域为[0,1],求(cos ),()() (0)f f x f x c f x c c ++->的定义域.解:(1)若12c<,定义域为:[],1c c -;(2)若12c=,定义域为:1{}2;(3)若12c >,定义域为:∅.3.设21()1,||x a f x x x a ⎛⎫-=- ⎪-⎝⎭0,a >求函数值(2),(1)f a f .解:21(2)104a f a a a ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,22 ,>1,11(1)10 ,0<<111a a f a a ⎛⎫⎧-=-= ⎪⎨ ⎪-⎩⎝⎭. 4. 证明下列不等式:(1) 对任何x R ∈有 |1||2|1x x -+-≥;(2) 对任何n Z +∈有111(1)(1)1n nn n++>++;(3) 对任何n Z +∈及实数1a>有 111na an--≤.证明:略5. 试将下列直角坐标方程化为极坐标方程,而把极坐标方程化为直角坐标方程: (1)4ρ=; (2)22125xy-=;(3)28x y=; (4) 4πθ=.解:(1) 2216x y +=;(2)22(57s in )10ρθ-=;(3)28s in c o s 0ρθθ-=;(4)(0)y x x =≥6.判断下列各组函数中的()f x 与()g x 是否为同一函数?说明理由!(1)))()ln,()lnf x xg x x=-=- ;(2) 22()1,()se c ta n f x g x x x==-;(3)2()2lg ,()lg f x x g x x== ;(4)32()1,()x x f x x g x x+=+=;解:(1) 是; (2) 不是,因为定义域不同; (3) 不是,因为定义域不同;(4) 不是,因为定义域不同.7.试确定下列函数的单调区间: (1)3ln ()y x x=+-; (2)1x y x-=-; (3) 1sin y x=-.解:(1) 函数的定义域为(,0)-∞,此时,函数13y x=单调递减,2ln ()y x =-也是单调递减,则12yy y =+在(,0)-∞内也是递减的.(2) 函数的定义域为(,1)(1,)-∞+∞,而11y x =-在(,1)-∞及(1,)+∞上单调递减,故1111x y xx -==+--是在其定义域单调递减.(3) 函数的定义域为(,)-∞+∞,在(2,2)22k k ππππ-+函数是单调递减的,在3(2,2)22k k ππππ++函数是单调递增的. 8. 判定下列函数的奇偶性: (1) 22c o s 1y xx =+-; (2) 1ta ny x=;(3)2xxe ey -+=;(4)lg2y =.解:(1)因为定义域为R 关于原点对称,且2()2c o s 1()f x x x f x -=+-=,所以是偶函数.(2) 因为定义域为\{0}R 关于原点对称,且1()tan()f x f x x-=-=-,所以是奇函数.(3) 因为定义域为R 关于原点对称,且()()2xxee f x f x -+-==,所以是偶函数.(4) 虽然定义域为R 关于原点对称,但1()lglg (lg ((),()2f x x x f x f x --==+=-+≠-,所以是非奇非偶函数.9.设()f x 是定义在[,]l l -上的任意函数,证明:(1)()()f x f x +-是偶函数,()()f x f x --是奇函数;(2) ()f x 可表示成偶函数与奇函数之和的形式. 证明:略10.判断下列函数是否是周期函数?若是,指出其最小正周期: (1) |co s |y x =; (2) 2c o t y x x =(3) 22sin πy x =-; (4) 2s iny x=.解:(1)周期函数,最小正周期为π; (2)不是周期函数;(3)周期函数,最小正周期为2π;(4)周期函数,最小正周期为π.11.求下列函数的反函数: (1)221xx y =-;(2)(ln y x =+.解:(1) 依题意,21x y y =-,则2lo g 1y xy =-,所以反函数为12()lo g ,(,1)(1,)1x fx x x -=∈-∞+∞-.(2) 依题意, 12yyexe=-,所以反函数为11(), 2xxef x x Re-=-∈12.试判断下列函数由哪些基本初等函数复合而成:(1) 20(1)x y e +=; (2) 24(a rc s in )y x =; (3) 2co s 3x y =;(4)ln (1y =+.解:(1) 由20,,1u y e u vv x===+复合而成;(2) 由42,a rc s in ,y u u v v x ===复合而成;(3) 由23,,c o s uy u v v x ===复合而成;(4)由2ln ,11y u u v x==+=+复合而成; 13.设1 , | 1 ,()0, |1, ()1, |1,xx |<f x x |=g x ex |>⎧⎪==⎨⎪-⎩,求(())f g x 与(())g f x ,并作出函数图形.解:1 , 0 ,(())0 , 0, 1, 0,x <f g x x =x >⎧⎪=⎨⎪-⎩1e , | 1 ,[()]1, |1,, |1,x |<g f x x |=e x |>-⎧⎪=⎨⎪⎩图略。
14.在一圆柱形容器内倒进某种溶液,该容器的底半径为r ,高为H .当倒进溶液后液面的高度为h 时,溶液的体积为V .试把h 表示为V 的函数,并指出其定义区间.解:依题意有2πVr h=,则22,[0,π]πV hV r H r=∈.15.收音机每台售价为90元,成本为60元.厂方为了鼓励销售商大量采购,决定凡是订购量超过100台以上的,每多订购1台,售价就降低1元,但最低价为每台75元.(1) 将每台的实际售价p 表示为订购量x 的函数; (2) 将厂方所获的利润L 表示成订购量x 的函数; (3) 某一商行订购了1000台,厂方可获利润多少?解:依题意有(1) 90, 100190, 10011575, 115x p x x x ≤⎧⎪=-<≤⎨⎪>⎩;(2) 30, 100(130), 10011515, 115x x L x x x x x ≤⎧⎪=-<≤⎨⎪>⎩;(3) 15000L=元习题1-21.设23(1,2,3,)31n n x n n -==+, (1) 求1201000222||,||,||333x x x ---的值;(2) 求N ,使当nN>时,不等式62||103n x --≤成立;(3) 对实数0ε>,求N ,使当n N>时,不等式2||3n x ε-≤成立.解:(1) 121211||||,34312a -=--=10237211||||,3613183a -=-=100021997211||||3300139003a -=-=.(2) 要使42||10,3n a --< 即41113(310<n +1),则只要12222,n > 取N 12222,≥ 故当n>N 时,不等式42||103na --<成立.(3)要使2||3n a ε-<成立,只要23211||31393n n n ε--=<++,即113,9n εε->取11319N εε-⎡⎤≥+⎢⎥⎣⎦,那么当nN>时,2||3n a ε-<成立.2.当1x →时,223y x =+→.问δ等于多少,使当|1|xδ-<时,|3|0.01y -<?解:令1|1|2x -<,则35|1|22x <+<,要使225|3||23||1||1||1||1|0.012y x x x x x -=+-=-=-+<-<, 只要|1|0.004x-<,所以取0.004δ=,使当|1|x δ-< 时,|4|0.01y -<成立.3.当x →∞时,222122x yx -=→+.问X 等于多少,使当||x X>时,|2|0.001y -<?解:要使22222155|2||2|22x y x x x--=-=≤++<0.001, 只要25000x >,即||x >了,所以取X=4.根据极限的定义证明:(1) limn a n→∞=(a 为常数); (2) lim1n n→∞=; (3)1lim (31)2x x →-=;(4)224lim42x x x →--=-+; (5)35lim31x x x →∞+=-.证明: 略5.用X ε-或εδ-语言,写出下列各函数极限的定义:(1) lim ()x f x a →-∞=; (2) lim ()x f x a →+∞=;(3)lim ()x af x b+→=; (4) lim ()x af x b -→=.解: (1) 0,ε∀> 0X∃>, 当x X <-时, 总有|()|f x a ε-<; (2) 0,ε∀> 0X ∃>, 当x X >, 总有|()|f x a ε-<;(3) 0,ε∀> 0δ∃>, 当a x a δ<<+时, 总有|()|f x b ε-<; (4) 0,ε∀> 0δ∃>当a x a δ-<<时, 总有|()|f x b ε-<.6.若limn n x a →∞=,证明lim ||||n n x a →∞=.并举例说明:如果数列}{||n x 收敛,但数列}{n x 不一定收敛.证明: 略7.对于数列{}n x ,若21limk k x a-→∞=,2limk k x a→∞=,证明:limn n x a→∞=.证明: 略 8.证明:若lim ()x f x A→+∞=,lim ()x f x A→-∞=,则lim()x f x A→∞=.证明: 略习题1-31.求下列极限: (1)3323lim623n n n n n →∞+--+;(2) 111lim1335(21)(21)n n n →∞⎡⎤+++⎢⎥⋅⋅-+⎣⎦;(3) 21321lim ()222nn n →∞-+++; (4)1132lim32n n n n n ++→∞+-; (5) 32lim (35)x x x →-+;(6) 3221lim53x x x x →+-+;(7) 2211lim45x x x x →-+-;(8) 323399lim27x x x x x →---++;(9)22()limh x h xh →+-;(10) 32121lim 82x xx →⎛⎫-⎪--⎝⎭;(11)1limx → (12) 2231lim73x x x x →∞-+-; (13) 333lim278x x x x x →∞+-+;(14) 24338lim75x x x x x→∞+-+;(15) 3lim (236)x x x →∞-+;(16) lim x →+∞-.解:(1)13;(2)12;(3) 3;(4) 13;(5)7;(6) 3-;(7) 13;(8) 89;(9)2x;(10)57;(11)(12)3;(13) 12;(14) 0;(15) ∞;(16) 1.2.设函数2, 0()0, 013,0xe xf x x x x ⎧>⎪==⎨⎪-<⎩,试讨论0lim()x f x →是否存在?解:因为2li m ()li m 1,li m ()li m (13)1xx x x x f x e f x x--++→→→→===-=,即0lim()lim ()x x f x f x -+→→=,所以li m ()x f x →存在.3.设12, 0,()2, 0.x x f x x a x +⎧<=⎨+≥⎩ 若极限0lim()x f x →存在,则a 等于什么?解:即2a =时,0lim()x f x →存在.4.已知lim (51x x →+∞-=,其中,,ab c为常数,求a 和b 的值.解:因为lim (5 limx x x →+∞→+∞-=2(25)= limlim1x x ca xb →+∞→+∞-+-==,所以2501a -=⎧⎪=,则2510a b =⎧⎨=⎩..习题1-41.计算下列极限: (1) 21(1)xx -; (2) 1lim (1)3xx x →∞-; (3)133lim ()3x x x -→; (4)2lim ()2xx x x →∞-+.解:(1) 2e-;(2)13e-;(3)13e ;(4) 4e- 2.计算下列极限(1) 0sin 3limsin 5x x x→; (2) 3limsinx x x →∞;(3) 3tan sin limx x xx→-;(4)521c o s 2limx xx +→-; (5) lim 3sin3n nn x →∞(x 为不等于零的常数).解:(1)35;(2) 3;(3)12;(4)∞(5) x习题1-52.计算下列极限: (1) 1limsin x xx→∞; (2)2co s limx x x→∞;(3)arctan limln x x x→∞; (4) 0limarc co t(lg )x x x →.解:(1) 因为sin x 在(,)-∞+∞上有界,1limx x→∞=,由定理3知1limsin 0x x x→∞=;(2) 因为c o s x 在(,)-∞+∞上有界,21lim0x x→∞=,由定理3知2co s limx x x→∞=;(3) 因为arctan x 在(,)-∞+∞上有界,1limln x x→∞=,由定理3知arctan limln x x x→∞=;(4) 因为arc co t(lg )x 在(,)-∞+∞上有界,0lim 0x x →=,由定理3知0limarc co t(lg )0x x x →=5.利用等价无穷小的性质,求下列极限: (1) 03lim sin 5x xx →; (2)sin ()limta n x k x tx→(,k t 是不为零常数);(3) 2ln (132)limtan 3x x x x →+-; (4) 23335lim2a rc ta n x x x xx x →+-+; (5)22sin 03a rc ta nlime1xx x→-; (6)limsin 3x x →(7)23tan sin 5limtan 3x x x xx x→+--; (8)0limx +→(9)3lim 2xxx x a b →⎛⎫+ ⎪⎝⎭,其中0,0a b >>,均为常数.解:(1) 35;(2)k t;(3) 1;(4)32;(5)3;(6)72;(7)43-;(8)12;(9)33(ln ln )22()a b e a b +=.6.证明:当0x →时,ln (1)~x x+.证明:因为11ln (1)limlim ln (1)ln [lim (1)]ln 1x x x x x x x x e x→→→+=+=+==,当0x→时,ln (1)~x x+.7. 证明:当0x →11xn.证明:因为01211limlim11]x x n n x xx n n→→--+-=+++121lim111]x n n n→--==+++,所以,当0x→11xn.8.当0x→时,若124(1s in )1a x --与arctan x x 是等价无穷小,试求a .解:依题意有1240(1sin )1lim1a rc ta n x a x x x→--=, 因为当0x→时,1412222411(1s in )11(s in )1(s in )()44a x a x a x a x ⎡⎤--=+--⨯-⨯-⎣⎦,arctan xx,所以122421()(1s in )14limlim1a rc ta n 4x x a x a x a x xx→→⨯---==-=,故4a=-.习题1-61.研究下列函数的连续性: (1)()||f x x = (2) , ()0, x x f x x ⎧=⎨⎩是有理数是无理数解:(1)在(),-∞+∞内连续; (2)()f x 在R 上处处不连续。