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第一章 题型梳理与强化

1 函数的基本性质及常见函数

题型1 函数与原函数间奇偶性、周期性关系

1. 导函数的奇偶性、周期性性质

(1)若函数 f(x) 为可导的奇函数,则 f(x) 为偶函数;

(2)若函数 f(x) 为可导的偶函数,则 f(x) 为奇函数;

(3)若函数 f(x) 是以 T 为周期的可导函数,则 f(x) 也是以 T 为周期的周期函数。

【注】连续的奇函数的所有原函数都是偶函数;但是,连续的偶函数的原函数中仅有一个原函数是奇函数。


2. 变上限函数与原函数之间的关系

f(x) 连续,则 F(x)=axf(t)dt 可导,且 F(x)=f(x)

【注】f(x) 连续,则 F(x)=axf(t)dtf(x) 的一个原函数。


3. 变上限函数的奇偶性、周期性性质

f(x) 连续,对于 F(x)=0xf(t)dt 有:

(1)若 f(x) 为奇函数,则 F(x)=0xf(t)dt 为偶函数;

(2)若 f(x) 为偶函数,则 F(x)=0xf(t)dt 为奇函数;

(3)若 f(x) 是以 T 为周期的周期函数,且 0Tf(t)dt=0,则 F(x)=0xf(t)dt 也是以 T 为周期的周期函数。

【注】上面我们提到过,连续的偶函数 f(x) 的原函数中仅有一个原函数是奇函数,这个原函数就是 F(x)=0xf(t)dt


【补充】复合函数的奇偶性性质

当且仅当内外函数均为奇函数时,复合函数才为奇函数。

f(x)g(x) 均为奇函数,则 f[g(x)] 为奇函数。


强化 1


F(x) 是连续函数 f(x) 的一个原函数,“MN” 表示 “ M 的充分必要条件是 N ”,给出以下四个结论:

(1)F(x) 是偶函数 f(x) 是奇函数

(2)F(x) 是奇函数 f(x) 是偶函数

(3)F(x) 是周期函数 f(x) 是周期函数

(4)F(x) 是单调函数 f(x) 是单调函数

其中正确的结论个数为 __________ 。

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4


【答案】A
【解析】

对于(1),若 F(x) 为奇函数,则 f(x) 为偶函数;若 f(x) 为奇函数,则 f(x) 的所有原函数均为偶函数,(1)正确。


对于(2),若 F(x) 为偶函数,则 f(x) 为奇函数,但当 f(x) 为偶函数时,f(x) 的原函数中仅有一个是奇函数,(2)错误。


对于(3),若 F(x) 是以 T 为周期的可导函数,则 f(x) 也是以 T 为周期的周期函数,但当 f(x) 为周期函数时,并非所有原函数均为周期函数,(3)错误。

【例】f(x)=sinx+1 是周期函数,但 F(x)=cosx+x 不是周期函数。


对于(4),若取 F(x)=x3 是单增函数,但 F(x)=f(x)=3x2 不是单调函数,(4)错误。

应选 A。


强化 2


f(x) 连续,则下列函数中必为偶函数的是 __________ 。


A. 0xet1et+1ln(t+1+t2)dt


B. 0xt[f(t)f(t)]dt


C. 0x dt0tarctanu1+u4 du


D. 1x dt0tsin2u1+u4 du


【答案】D
【解析】

强化 3


设奇函数 f(x)(,+) 上有连续导数,a 为任意常数,则 __________ 。


A. 0x[cosf(t)+f(t)]dt 必为奇函数


B. ax[cosf(t)+f(t)]dt 必为奇函数


C. 0x[sinf(t)+f(t)]dt 必为偶函数


D. ax[sinf(t)+f(t)]dt 必为奇函数


【答案】A
【解析】
(解析内容待补充)

强化 4


设函数 f(x)=0sinxsint3 dt,g(x)=0xf(t)dt ,则 __________ 。


A.f(x) 为奇函数,g(x) 为奇函数

B.f(x) 为奇函数,g(x) 为偶函数

C.f(x) 为偶函数,g(x) 为偶函数

D.f(x) 为偶函数,g(x) 为奇函数


【答案】B
【解析】
(解析内容待补充)

刻意练习


设函数 f(x)(,+) 上有定义,且对于任意的 x,y 恒有 f(x+y)=f(x)+f(y) 。若 a>0 ,且 a1 ,则 __________ 。


A. 1x(1at1+12)f(t)dt 为奇函数


B. 1x(1at1+12)f(t)dt 为偶函数


C. 0xt(1at1+12)f(t)dt 为奇函数


D. 0xt(1at1+12)f(t)dt 为偶函数


【答案】D
【解析】
(解析内容待补充)

2 无穷小量及其比阶

题型1 无穷小比阶问题

方法一:利用定义法比阶


方法二:通过确定无穷小量的等价无穷小来定阶

x0,若 f(x)Axk(A0,k>0) ,则 f(x)x0xk 阶无穷小。


【注】等价无穷小替换准则总结:

(1)乘除法因式可替换。

(2)不同阶的无穷小量相加减时,可直接替换,取最低阶的那一项。(和取低阶原则)。

(3)同阶的无穷小量相加减,且每一个无穷小量均等价至最简形式(即 axk 型,其中 a0,k>0) 不可抵消时,每一项可直接使用等价无穷小替换。

(4)同阶的无穷小量相加减,且每一个无穷小量均等价至最简形式(即 axk 型,其中 a0,k>0) 可抵消时,此时需要借助泰勒公式展开。


方法三:利用泰勒公式定阶


方法四:利用导数定阶法

f(x)x0 时的无穷小量,即 limx0f(x)=0 ,有:

(1)若 f(x)xkk 为大于 0 的常数),则 f(x)1k+1xk+1

(2)若 limx0f(x)=C0 ,则 f(x)Cx


强化 5


x0+ 时,下列无穷小量中阶数最高的是 __________ 。


A. lncosxcosx3+1


B. cosx1cosx


C. xln(1+x)12xsinx


D. xln(1+sinx)


【答案】D
【解析】

强化 6 (2020 年真题)


x0+ 时,下列无穷小量中阶数最高的是 __________ 。


A. 0x(et21)dt


B. 0xln(1+t3)dt


C. 0sinxsint2 dt


D. 01cosxsin3t dt


【答案】D
【解析】

题型2 乘法中泰勒展开阶数的确定方法

切勿缺项,展开技巧为"头看尾、尾看头",可参考下列例题。

强化 7


试确定常数 A,B,C 的值,使得:

ex(1+Bx+Cx2)=1+Ax+o(x3),

其中 o(x3) 是当 x0 时比 x3 高阶的无穷小。


【答案】
【解析】

强化 8


(2021 年真题)设函数 f(x)=sinx1+x2x=0 处的 3 次泰勒多项式为 ax+bx2+cx3 ,则 __________ 。


A. a=1,b=0,c=76


B. a=1,b=0,c=76


C. a=1,b=1,c=76


D. a=1,b=1,c=76


【答案】A
【解析】


刻意练习 1


x0 时,函数 f(x)=exln(1+x)x12x2g(x)=k(1cosx)ln(x+1+x2) 是等价无穷小,则 k= __________ 。


【答案】$\frac{1}{3}$
【解析】


刻意练习 2


求极限


limx0ln(1+x)ln(1x)ln(1x2)x4


【答案】$-\frac{1}{12}$
【解析】

3 函数极限计算

题型1 七种未定式的极限计算

函数极限计算是每年考研中的重点,求解的基本思路是:定型-化简-定法,即先判定函数极限的类型,再对函数进行相应的化简,最后再确定极限计算的方法.


1. 常见的极限化简方法

(1)非零因子淡化(乘除法中非零项先算出)

(2)加减法中极限存在项可拆出计算

(3)遇到根式想有理化

(4)遇到幂指函数想幂指转换化


2.重要的极限求解方法

方法一:等价无穷小替换

方法二:泰勒公式

方法三:洛必达法则

方法四:极限四则运算

方法五:连续的定义

方法六:拉格朗日中值定理

方法七:凑导数定义

方法八:积分中值定理


3. 七种未定式极限的常见求解方法

(1)"00"型:等价无穷小,泰勒公式,洛必达,四则运算,拉格朗日中值定理

(2)""型:抓大头,洛必达法则,上下同除最大项

(3)"0"型:转化为"00"型或""型

(4)""型:通分,倒代换,提出最大项

(5)"1"型:limxuv=elimxv(u1)

(6)"0"型 与 "00"型:limxuv=elimxvlnu


强化 9


求极限:limx0(1+x)2xe2[1+ln(1+x)]x


【答案】
【解析】

强化 10


求极限:limx01cosxcos2xcos3x3x2


【答案】
【解析】

刻意练习


求极限:limx0(1+x)xcosx2(sinxsinx2)sinx


【答案】
【解析】

强化 11


求极限:limx+x2+x+1[xln(ex+x)]x


【答案】
【解析】

强化 12


求极限:limx+(x6+x56x6x56)


【答案】
【解析】

强化 13


求极限:limx0(a1x+a2x++anxn)nx ,其中 ai>0,i=1,2,3,,n


【答案】
【解析】

强化 14


设函数 f(x)x=0 的某去心邻域内有定义,且满足:

limx0[cosx+f(x)x]1x2=elimx(x+1+x2)2x ,求 limx0f(x)x3


【答案】
【解析】

强化 15


求极限:limx+(π2arctanx)1lnx


【答案】
【解析】

强化 16 (2010 年数学三)


求极限:limx+(x1x1)1lnx


【答案】
【解析】

题型2 涉及变限函数的极限计算

1. 必备基础:变限函数的求导法则

若函数 f(x) 连续,且 α(x), β(x) 可导,则:

[α(x)β(x)f(t)dt]x=f[β(x)]β(x)f[α(x)]α(x)

【注】若变限函数的自变量 x 出现在被积分函数中,即非标准型情形时,应先将自变量 x 设法分离出被积分函数,常用方式有:提出自变量,利用第二类换元法。


2. 求解方法

(1)方法一:洛必达法则(首选)

(2)方法二:积分中值定理

若函数 f(x)[a,b] 连续,则存在 ξ(a,b) ,使得 abf(x)dx=f(ξ)(ba)


强化 17


求极限:limx0+xxx2sin(xt)dt0xtsin(x2t2)dt


【答案】
【解析】

强化 18


求极限:limx+0x[t2(e1t1)t]dtx2ln(1+1x)


【答案】
【解析】

强化 19


求极限:limx00xdu0u2arctan(1+t)dtx(1cosx)


【答案】
【解析】

强化 20 (2021 年数学二)


已知函数 f(t)=1t2dxxtsinxydy ,则 f(π2)= __________ 。


【答案】
【解析】

题型3 已知极限求其中的待定参数

已知极限结果求其中待定参数的问题,本质还是求函数极限的问题,求解思路仍然是:先定型,再化简,后定法。


【注】常用的几个重要结论:

(1)若 limf(x)g(x)=A(存在),且 limf(x)= ,则 limg(x)=0

(2)若 limf(x)g(x)=A ,且 limg(x)=0 ,则 limf(x)=0

(3)若 limf(x)g(x)=A0 ,且 limf(x)=0 ,则 limg(x)=0


强化 21


已知 limx+ex[0xet2 dt+a]=b ,求常数 a,b


【答案】$a = -\frac{\sqrt{\pi}}{2},\quad b = \frac{1}{2}$
【解析】
解析内容

强化 22


已知 limx02arctanxln1+x1xxn=c ,且 c0 ,求常数 n,c


【答案】$n = 3,\quad c = -\frac{2}{3}$
【解析】
解析内容

强化 23


已知 lim(x2+x+1(ax+b))=0 ,求常数 a,b


【答案】
【解析】
解析内容

刻意练习


limx(x313+ax+b)=0 ,求常数 a,b


【答案】$a = -1,\quad b = 0$
【解析】
解析内容

题型4 需要分左右求函数极限

1. 基本内容

(1) limxx0f(x)=alimxx0+f(x)=limxx0f(x)=a

(2) limxf(x)=alimx+f(x)=limxf(x)=a


2. 常见的需要分左右极限的情形

(1) e

x0 时, limx0+e1x=+, limx0e1x=0

(2) arctan

x0 时, limx0+arctan1x=π2, limx0arctan1x=π2

(3)|f(x)| 型,其中 f(x)0f(x)

x0+ 时,|x|=x ;当 x0 时,|x|=x

(4)取整函数 [x] 在整数点处的极限

x0+ 时,[x]=0 ;当 x0 时,[x]=1

(5)求分段函数在分段点处的极限,且分段函数在分段点两侧的函数表达式不同


强化 24


limx0(ln(1+e2x)ln(1+e1x)2[x]) ,其中 [x] 为取整函数。


【答案】
【解析】

4 函数极限的定义与性质

题型1 函数极限定义的理解

【考】函数极限定义的理解

limxx0f(x)=A ε>0, δ>0 0<|xx0|<δ  |f(x)A|<ε

【注1】极限 limxx0f(x)f(x)x0 处的函数值无关。


函数极限定义的理解

如图所示,三幅图中极限 limxx0f(x) 均等于 A ,但是函数值 f(x0) 却可以不存在,也可以存在,且存在时 f(x0) 可以等于 A ,也可以不等于 A ,所以极限 limxx0f(x) 结果与该点函数值没有任何关系。

假如 limxx0f(x)=f(x0) 时(最右),函数 f(x)x0 处连续。


【注2】若极限 limxx0f(x) 存在,则函数 f(x)x=x0 的某去心邻域内处处有定义。


【注3】若极限 limxx0f(x) 存在,则极限 limxx0f(x) 是一个数。


【注4】存在的函数极限与无穷小量之间的关系定理

limxx0f(x)=A ,则 f(x)=A+α(x) ,其中 limxx0α(x)=0


强化 25


limx0+f(x) 存在,且函数满足 f(x)=1x1πxarctanx+2(1+1x)xlimx0+f(x) ,则 limx0+f(x)= __________ 。


【答案】
【解析】

强化 26


limx0[f(x)1tanxexsinxtan2x]=2 ,则 limx0f(x)= __________ 。


【答案】
【解析】

题型2 函数极限的局部保号性

1. 已知函数极限的正负性,欲知被求极限函数的正负性,立即想到“保号性”,这一问题在极值与拐点问题中应用较多。


2. 比较两函数在某一个趋向下的大小,立即想到“保号性”。

(1)若 limxx0f(x)>limxx0g(x) ,则在 x0 的某去心邻域内 f(x)>g(x)

(2)若 limxx0f(x)<limxx0g(x) ,则在 x0 的某去心邻域内 f(x)<g(x)


强化 27


f(x)=ln10x, g(x)=x, h(x)=ex10 ,则当 x 充分大时有 __________ 。

A.g(x)<h(x)<f(x)

B.h(x)<g(x)<f(x)

C.f(x)<g(x)<h(x)

D.g(x)<f(x)<h(x)


【答案】C
【解析】

x 充分大时,比较三个函数的增长趋势。


由于 f(x)=ln10x 是对数函数的高次幂,g(x)=x 是线性函数,h(x)=ex10 是指数函数。


指数函数增长最快,线性函数次之,对数函数增长最慢,因此有 f(x)<g(x)<h(x)


应选 C。


题型3 函数的有界性

1. 利用有界性的定义


2. 利用连续函数的有界定理

(1)若 f(x) 在闭区间 [a,b] 上连续,则 f(x)[a,b] 上有界。

(2)若 f(x) 在开区间 (a,b) 上连续,且极限 limxa+f(x)limxbf(x) 都存在,则 f(x)(a,b) 上有界。

(3)若 f(x)[a,b) 上连续,且极限 limxa+f(x) 存在,则 f(x)[a,b) 上有界。

(4)若 f(x)(,+) 上连续,且极限 limxf(x)limx+f(x) 都存在,则 f(x)(,+) 上有界。


3. 初等函数有界区间的求解步骤

步骤 1:求初等函数的无定义点,确定定义区间。根据初等函数在其定义区间上处处连续,确定出函数的连续区间。

步骤 2:利用连续函数的有界定理,确定有界区间。

【注】需要注意的是,当 limxf(x) 不存在(且不为 )时,f(x)x 时可能有界,也可能无界,例如:y=sin1xx0 时有界,y=1xsin1xx0 时无界。


强化 28


已知函数 f(x)=(x31)sinx(x2+1)x, g(x)=1xsin1x ,则在其定义域内 __________ 。

A.f(x) 有界,g(x) 有界

B.f(x) 有界,g(x) 无界

C.f(x) 无界,g(x) 有界

D.f(x) 无界,g(x) 无界


【答案】B
【解析】
解析内容占位

强化 29


以下四个命题中,正确的是 __________ .

A.若 f(x)(0,1) 内连续,则 f(x)(0,1) 内有界

B.若 f(x)(0,1) 内连续,则 f(x)(0,1) 内有界

C.若 f(x)(0,1) 内有界,则 f(x)(0,1) 内有界

D.若 f(x)(0,1) 内有界,则 f(x)(0,1) 内有界


【答案】C
【解析】
解析内容占位

强化 30


已知函数 f(x)=0xln(1+t2)dtxα(0,+) 上有界,则 α 取值范围为 __________ .

A.(0,3)

B.(0,3]

C.(1,3)

D.(1,3]


【答案】D
【解析】
解析内容占位

5 数列极限的定义与性质

题型1 数列极限的定义与性质


强化 31


“对任意给定的 ε(0,1) ,总存在正整数 N ,当 nN 时,恒有 |xna|2ε” 是 “数列 {xn} 收敛于 a” 的 __________ .

A.充分必要条件

B.充分非必要条件

C.必要非充分条件

D.既非充分也非必要条件


【答案】A
【解析】
解析内容占位

强化 32


已知 an=nn(1)nn (n=1,2,) ,则 {an} __________ .

A.有最大值,有最小值

B.有最大值,没有最小值

C.没有最大值,有最小值

D.没有最大值,没有最小值


【答案】C
【解析】
解析内容占位

强化 33


{xn} 是数列,则 “ limnxn+1xn=1” 是 “ {xn} 收敛” 的 __________ .

A.充分必要条件

B.充分非必要条件

C.必要非充分条件

D.既非充分也非必要条件


【答案】D
【解析】
解析内容占位

强化 34


{xn} 是数列,且 limnx3n=limnx3n+1=1 ,则 {xn} 收敛的充分条件为 __________ 。


A.x3n+2=(2n+3n2)n


B.x3n+2=(n2+2nn22n)


C.x3n+2= nnn(2n1)


D.x3n+2=k=1n1k(k+1)


【答案】D
【解析】
解析内容占位

强化 35


设数列 {xn}{yn} 满足 limnxnyn=0 ,则下列断言正确的是 __________ .


A.若 {xn} 发散,则 {yn} 发散


B.若 {xn} 无界,则 {yn} 必有界


C.若 {xn} 有界,则 {yn} 必为无穷小


D.若 {1xn} 为无穷小,则 {yn} 必为有界


【答案】C
【解析】
解析内容占位

题型2 复合型数列 {f(xn)} 与 数列 {xn} 之间的敛散性关系

性质 1:

设函数 f(x) 在区间 (a,b) 上连续,若数列 {xn} 收敛于 (a,b) 内一点 A ,则:

数列 {f(xn)} 收敛于 f(A) ,即:

“若 limnxn=A ,则 limnf(xn)=f(A)


性质 2:

设函数 f(x) 在区间 (a,b) 上单调连续,若数列 {f(xn)} 收敛于 f(x) 值域内一点 f(A) ,则数列 {xn} 收敛于 A ,即:

“若 limnf(xn)=f(A) ,则 limnxn=A


函数极限定义的理解


【注】需注意以下几点:

(1)设函数 f(x) 在区间 (a,b) 上连续但不单调,若数列 {f(xn)} 收敛于 f(x) 值域内一点 f(A) ,但数列 {xn} 不一定收敛。

(2)设函数 f(x) 在区间 (a,b) 上单调,若数列 {xn} 收敛于 (a,b) 内一点 x0 ,但数列 {f(xn)} 未必收敛。

(3)设函数 f(x) 单调,若数列 {f(xn)} 收敛,但数列 {xn} 未必收敛。


强化 36


设实数数列 {an} ,给出以下四个命题:


(1)若 limnan=A ,则 limnsinan=sinA


(2)若 limnsinan=sinA ,则 limnan=A


(3)若 limnan=A ,则 limnean=eA


(4)若 limnean=eA ,则 limnan=A


其中真命题的个数是 __________ .

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4


【答案】B
【解析】
解析内容占位

强化 37


(2022 年真题)已知数列 {xn} ,其中 π2xnπ2 ,则 __________ .


A.当 limncos(sinxn) 存在时,limnxn 存在


B.当 limnsin(cosxn) 存在时,limnxn 存在


C.当 limncos(sinxn) 存在时,limnsinxn 存在,但 limnxn 不一定存在


D.当 limnsin(cosxn) 存在时,limncosxn 存在,但 limnxn 不一定存在


【答案】D
【解析】
解析内容占位

强化 38


(2024 年真题)已知数列 {an}(an0) ,若 {an} 发散,则 __________ .


A.{an+1an} 发散


B.{an1an} 发散


C.{ean+1ean} 发散


D.{ean1ean} 发散


【答案】C
【解析】
解析内容占位

6 数列极限计算

题型1 数列极限的通项已知,且为未定式极限

【考】归结原则(海涅定理)

函数极限 limxx0f(x)=A 的充分必要条件是,对于任一收敛于 x0 的数列 {xn} ,且 xnx0 ,其所对应的数列 f(xn) ,有 limnf(xn)=A


【注】利用归结原则,可将数列极限转化为函数极限处理,其原理为:

limx+f(x)=Alimnf(n)=A

强化 39


求极限 limnn2(arctananarctanan+1) ,其中参数 a0


【答案】$a$
【解析】
解析内容占位

题型2 n 项和式数列极限

1. 利用定积分定义(分割、近似、求和、取极限)

(1)一般形式

  • 右端点:abf(x)dx=limnk=1nf[a+kn(ba)]ban

  • 左端点:abf(x)dx=limnk=1nf[a+k1n(ba)]ban

(2)特殊形式(考查 [0,1] 的区间)

  • 右端点:01f(x)dx=limn1nk=1nf(kn)

  • 左端点:01f(x)dx=limn1nk=1nf(k1n)

  • 中点:01f(x)dx=limn1nk=1nf(2k12n)


2. 利用夹逼准则

若存在 N>0 ,当 n>N 时,满足

(1)ynxnzn

(2)limnyn=alimnzn=a

则数列 {xn} 极限存在,且 limnxn=a


强化 40 (基础题)


(I)求 limn1n[ln(1+1n)+ln(1+2n)++ln(1+nn)]


(II)求 limn1n[ln(1+1n)+ln(1+2n)++ln(1+2nn)]


【答案】$\begin{aligned}\int_{0}^{1} \ln(1+x) \mathrm{d}x = 2\ln2 - 1\end{aligned}$
【解析】
解析内容占位

强化 41


求极限 limn[sinπnn+1+sin2πnn+12++sinπn+1n]


【答案】$\begin{aligned}\frac{2}{\pi}\end{aligned}$
【解析】
解析内容占位

题型3 n 项积式数列极限

取对数(将 n 项积问题转化为 n 项和问题),再利用题型 2 的求解方法进行处理。


强化 42


求极限 limn(1+1n2)(1+22n2)(1+n2n2)n


【答案】$1$
【解析】
解析内容占位

刻意练习


极限 limnn!nn= __________ 。


【答案】$\begin{aligned}\frac{1}{e}\end{aligned}$
【解析】
解析内容占位

题型4 利用夹逼准则求数列极限

定理 若存在 N>0 ,当 n>N 时,满足:

(1)ynxnzn

(2) limnyn=limnzn=a , 则 limnxn=a


【注】上式中(2)若改为 limn(znyn)=0 ,则无法确定 limnxn 的存在性。


强化 44


设周期为 1 的周期函数 f(x)=x[x][x] 表示不超过 x 的最大整数)。

(I)当 nx<n+1n 为正整数)时,证明:n20xf(t)dt<n+12

(II)求 limx+1x0xf(t)dt


【答案】(I)证明略;(II)$\begin{aligned}\frac{1}{2}\end{aligned}$
【解析】
解析内容占位

刻意练习


设函数 f(x) 为非负且以 T 为周期的连续周期函数,证明:

limx+0xf(t)dtx=1T0Tf(t)dt
【答案】证明略
【解析】
解析内容占位

题型5 利用单调有界准则求数列极限

1. 单调有界准则的内容

(1)单调增且有上界的数列必有极限;

(2)单调减且有下界的数列必有极限。


2. 常考题型及求解方法

(1)考题形式:

已知数列 {xn} 有递推公式 xn+1=f(xn) ,证明 {xn} 极限存在并求极限。

该问题通常利用单调有界准则求解,即先证明该数列单调增加有上界(或单调减小有下界),可知极限 limnxn=A 存在,再对递推公式两边同取极限,得到极限值 A 满足的方程,解方程即可求得极限结果。

但是,在实际问题求解中,单调性和有界性的判定是一大难点,这里总结了单调性和有界性的常用解法。


(2)有界性证明

常用方法:先求极限再用数学归纳法证明;利用重点不等式放缩,常见的不等式有:

(1) ex1x(xR) ,当且仅当 x=0 时取等号;

(2)xln(1+x)(x>1) ,当且仅当 x=0 时取等号;

(3)当 0<x<π2 时, tanx>x>sinx

(4)当 x>0 时,x>sinx

(5)当 x>0 时,1x+1<ln(1+1x)<1x

(6)当 x>0 时,xx+1<ln(1+x)<x


(3)单调性证明

法一:作差与 0 比

法二:作比 与 1比

法三:利用导数判定单调性

已知 xn+1=f(xn) ,则:

(1)若 f(x)>0

x1<x2 时,{xn} 单调递增;当 x1>x2 时,{xn} 单调递减。

(2)若 f(x)<0 时,{xn} 无单调性。


3. 柯西收敛准则

若数列无单调性时,将无法利用“单调有界准则”证明极限存在,此时可使用柯西收敛准则的方法,即证明 |xnA|0(n) ,具体如下:

  • 题设:已知 xn+1=f(xn) ,证明 {xn} 极限存在,并求极限。

  • 核心:柯西收敛准则的核心在于求解出 |f(ξ)|k<1

  • 步骤:设 limnxn=A ,则 A=f(A) ,于是

|xnA|=|f(xn1)f(A)|=|f(ξ)||xn1A|k|xn1A|k2|xn2A|kn1|x1A|0(n)

强化 45


设数列 {xn} 满足:x1>0,xnexn+1=exn1n=1,2,)。试证明 {xn} 收敛,并求 limnxn


【答案】$\begin{aligned}\lim _{n \rightarrow \infty} x_{n} = 0\end{aligned}$
【解析】
解析内容占位

强化 46


x1=1,xn+1=1+2xn1+xnn=1,2,),试证数列 {xn} 极限存在,并求此极限。


【答案】$\begin{aligned}\lim _{n \rightarrow \infty} x_{n} = \sqrt{2}\end{aligned}$
【解析】
解析内容占位

7 连续与间断

题型1 函数的连续与间断的断定

1.连续的判定方法

(1)方法一:初等函数在其有定义的区间上连续。

(2)方法二:利用连续的定义

  • 不需分左右极限时:limxx0f(x)=f(x0)

  • 需要分左右极限时:limxx0f(x)=limxx0+f(x)=f(x0)


【注】函数 f(x) 在点 x0 处连续必须同时满足以下三个条件:

  • f(x)U(x0,δ) 内有定义;

  • 极限 limxx0f(x) 存在;

  • limxx0f(x)=f(x0)


2.连续函数的保号性(可根据图像理解)

f(x)x=x0 处连续,

(1)若 f(x0)>0,则在 x0 的某邻域内 f(x)>0

(2)若 f(x0)<0,则在 x0 的某邻域内 f(x)<0


3.一个易错点

f(x)x=x0 处连续,则在 x=x0 的某个邻域内 f(x) 也连续,注意!这句话是错误的。

【分析】狄利克雷函数

D(x)={1,x 为有理数,0,x 为无理数。

取函数 f(x)=xD(x),该函数在 x=0 处连续,但在 x=0 的任一邻域内均不连续。

显然,可以得出关于可导性的类似结论:若 f(x)x=x0 处可导,无法推出在 x=x0 的某个邻域内 f(x) 也可导。


4.间断点分类

  • 第一类间断点:limxx0f(x)limxx0+f(x) 均存在。

    • 可去间断点:limxx0f(x)f(x0)

    • 跳跃间断点:limxx0f(x)limxx0+f(x)

  • 第二类间断点:limxx0f(x)limxx0+f(x) 至少有一个不存在。

    • 无穷间断点:limxx0f(x)limxx0+f(x) 至少有一个是

    • 振荡间断点:limxx0f(x)limxx0+f(x) 至少有一个是振荡的不存在。


5.间断点判定

(1)找出函数的无定义点,及分段函数的分段点。

(2)分别求这些点处的极限,并作出判定。

题型2 涉及极限式函数的问题

1. 常见的极限式函数

F(x)=limnf(n,x),F(x)=limtt0f(x,t)

【注】涉及极限式函数的问题,一般先求极限,确定具体的函数。


2. 常用结论

(1)

limnqn={,|q|>10,|q|<11,q=1 不存在,q=1


limnxn={,|x|>10,|x|<11,x=1 不存在, x=1


(2) limnenx={+,x>01,x=00,x<0

题型3 连续函数的性质

1. 四则运算性质

设函数 f(x), g(x) 在点 x0 处连续,则:

f(x)±g(x), f(x)g(x), f(x)g(x) [g(x0)0]

在点 x0 处也连续。


2. 复合函数的连续性

设函数 y=f[g(x)] 是由函数 y=f(u)u=g(x) 复合而成,若 u=g(x)x=x0 处连续,且 g(x0)=u0,而 y=f(u)u=u0 处连续,则复合函数 y=f[g(x)]x=x0 处连续。


3. 反函数的连续性

设有函数 y=f(x), xD。如果函数 f(x) 是在 D 上单调增加(或单调减少)的连续函数,则它的反函数 x=f1(y)Df1 上也是单调增加(或减少)的连续函数,其中 Df1={yy=f(x), xD}

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