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函数的连续与间断

讨论间断点只看 { 无定义点 (必间断)  分段点 (未必间断) 

1. 连续点的定义

设函数 f(x) 在点 x0 的某一邻域内有定义,且有 limxx0f(x)=f(x0) ,则称函数 f(x) 在点 x0 处连续.

【注】(1) 当需要讨论左、右极限时, 用以下结论:

limxx0+f(x)=limxx0f(x)=f(x0)f(x)在点x0处连续.

(2) 连续性运算法则.

① (连续性的四则运算法则) 设 f(x)g(x) 都在点 x=x0 处连续,则 f(x)±g(x)f(x)g(x) 在点 x=x0 处连续,当 g(x0)0 时, f(x)/g(x) 在点 x=x0 处也连续.

② (复合函数的连续性) 设 u=φ(x) 在点 x=x0 处连续, y=f(u) 在点 u=u0 处连续,且 u0=φ(x0) ,则 f[φ(x)] 在点 x=x0 处连续.

③ (反函数的连续性) 设 y=f(x) 在区间 Ix 上单调且连续,则反函数 x=φ(y) 在对应的区间 Iy={yy=f(x),xIx} 上连续且有相同的单调性.

(3) 设 f(x) 在点 x=x0 处连续,且 f(x0)>0 (或 f(x0)<0 ),则存在 δ>0 ,使得当 |xx0|<δf(x)>0 (或 f(x)<0 ).

2. 间断点的定义与分类

以下设函数 f(x) 在点 x0 的某去心邻域内有定义(这是讨论间断点的前提).

(1) 可去间断点

limxx0f(x)=Af(x0)(f(x0) 甚至可以无定义 ) ,则 x=x0 称为 可去间断点 .

【注】只要修改或者补充 f(x0) ,使得 f(x0)=A=limxx0f(x) ,就会使得函数在点 x0 处连续,于是, 这个点叫作可去间断点, 也叫作可补间断点.

(2) 跳跃间断点

limxx0f(x)limxx0+f(x) 都存在,但 limxx0f(x)limxx0+f(x) ,则 x=x0 称为 跳跃间断点 .

可去间断点和跳跃间断点统称为 第一类间断点 .

【注】按此定义,跳跃间断点和 f(x0) 的值无关.

(3) 无穷间断点

limxx0f(x)=limxx0+f(x)=limxx0f(x)= ,则 x=x0 称为无穷间断点,如点 x=0 为函数 y=1x 的无穷间断点.

(4) 振荡间断点

limxx0f(x) 振荡不存在,则 x=x0 称为振荡间断点,如函数 y=sin1x 在点 x=0 处没有定义,且当 x0 时,函数值在 -1 与 1 这两个数之间交替振荡取值,极限不存在,故点 x=0 为函数 y=sin1x 的振荡间断点.

无穷间断点和振荡间断点都属于 第二类间断点 .

【例 1.36】 已知 f(x)={(cosx)x2,x0,a,x=0x=0 处连续,则 a=

解 应填 e12 .

limx0f(x)=limx0(cosx)x2=1eA ,式中 A=limx0cosx1x2=12 ,故 limx0f(x)=e12 .

f(x)x=0 处连续,所以 a=limx0f(x)=e12 .

【例 1.37】 函数 f(x)=e1x1ln|1+x|(ex1)(x2) 的第二类间断点的个数为 ( ).

(A) 1   (B) 2   (C) 3   (D) 4

解 应选 (C).

本题考查初等函数的连续性、间断点、间断点分类等基本概念, 考查利用等价无穷小替换及洛必达法则求极限的方法, 是一道考查基本概念和简单运算的题目.

f(x) 的定义域为 {xx(,+),x1,x0,x1,x2} ,而初等函数在定义域内是连续的,

所以该函数的所有间断点是 1,0,1,2 . 由于

limx1f(x)=limx1e1x1ln|1+x|(ex1)(x2)=,limx2f(x)=limx2e1x1ln|1+x|(ex1)(x2)=,

由例 1.15 知,

limx1+f(x)=,limx0f(x)=limx0e1x1ln|1+x|(ex1)(x2)=12elimx0ln(1+x)ex1=12e,

因此 x=0 是函数的可去间断点,而其余 3 个点均为函数的第二类间断点,故选 (C).

【例 1.38】 设函数 f(x)=limnx2+nx(1x)sin2πx1+nsin2πx ,则 f(x)() .

(A) 处处连续
(B) 只有第一类间断点
(C) 只有第二类间断点
(D) 既有第一类间断点, 又有第二类间断点

解 应选 (B).

由例 1.26 可知,

f(x)={x2,x=0,±1,±2,,x(1x),x 取其他值. 

可见 f(x) 有第一类间断点,没有第二类间断点,故选 (B).

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