2022年高等数学课本习题答案第01章函数与极限习题详解 .pdf
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1、第一章函数与极限习题详解1 第一章函数与极限习 题 1-1 1求下列函数的自然定义域:(1)2121yxx;解:依题意有21020 xx,则函数定义域( )|2x1D xx x且(2)221arccos36xyxx;解:依题意有2211360 xxx,则函数定义域( )D x(3)2ln(32)yxx;解:依题意有2320 xx,则函数定义域( )|12D xxx(4)312xxy;解:依题意有30 xx,则函数定义域( )|x0, 1D xxx且(5)1sin1,121;xyxx, ,解:依题意有定义域( )|D xxx(6)1arctan3yxx. 解:依题意有030 xx,则函数定义域(
2、 )|3x0D xx x且2已知( )f x 定义域为 0,1 ,求2(),(sin ),(),()()f xfxf xaf xaf xa(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0sin1x时,得函数(sin)fx 定义域为 2 ,(21) kk;当01xa时,得函数()f xa 定义域为 ,1aa;当0101xaxa时,得函数()()f xaf xa 定义域为:( 1)若12a,,1xaa ;(2)若12a,12x; (3)若12a,x3设2221( )1,2axf xxaaxx其中0,a求函数值(2 ),(1)
3、faf解:因为2221( )12axf xxaaxx,则2211(2 )142afaaaa,20 , 1,11(1)12 ,0 1110 时,不等式42| 103na成立(3) 要使2|3na成立,13,9n取139N, 那么当nN时,2|3na成立 . 2根据数列极限的定义证明:(1)1lim0!nn;( 2)23lim1nnn解: (1)0, 要使111|0 |!nnn, 只要取1N, 所以,对任意0,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 26 页第一章函数与极限习题详解5 存在1N,当nN时,总有1|0|!n,则1lim
4、0!nn. (2)0, 要 使222332|1|2(3)nnnnnn, 即32n, 只 要 取32N,所以 ,对任意的0,存在32N, 当nN, 总有23|1|nn, 则23l i m1nnn.3若limnnxa,证明lim | |nnxa并举例说明:如果数列|nx有极限,但数列nx未必有极限证明 : 因为limnnxa, 所以0, 1N , 当1nN 时, 有 |nxa.不妨假设a0, 由收敛数列的保号性可知:2N , 当2nN 时 , 有0nx, 取12max,NNN, 则对0, N, 当nN时, 有 | | |nnxaxa.故lim | |nnxa. 同理可证0a时, lim | |nn
5、xa成立 .反之 , 如果数列|nx有极限 , 但数列|nx未必有极限 .如:数列1nnx, |1nx,显然lim | 1nnx, 但limnnx不存在4设数列nx有界,又lim0nny证明:lim0nnnx y证明 : 依题意 ,存在 M0, 对一切 n 都有 |nxM , 又lim0nny, 对0, 存在N, 当nN时 , |0|ny, 因为对上述N, 当nN时 , |0| |nnnnnx yx yMyM,由的任意性 , 则lim0nnnx y5设数列nx的一般项1(3)cos2nnxn,求limnnx解: 因为1lim0 xn, (3)| cos| 12n, 所以1(3)limcos02
6、xnn. 6对于数列nx,若21()kxA k,2()kxA k,证明:()nxA n证明 : 由于21limkkxA, 所以 , 0, 10N, 当1kN 时,有21|kxA, 同理 , 0,20N, 当2kN 时 , 有2|kxA取N=max12,NN, 0, 当nN时 , |nxA成立 , 故()nxA n习 题 1-3 1当1x时,234yx问等于多少,使当|1|x时, |4|0.01y?解:令1|1|2x,则35|1|22x,要使225|4| |34 | |1| |1|1|1|0.012yxxxxx,只要 |1|0.004x,所以取0.004,使当|1|x时, |4| 0.01y成立
7、2当 x时,222123xyx问X等于多少,使当|xX 时, |2|0.001y?解: 要使222217|2| |2|3|3|xyxxM 时,总有sin|0|xx,故sinlim0 xxx.4用X或语言,写出下列各函数极限的定义:(1)lim( )1xf x;(2)lim( )xf xa;(3)lim( )xaf xb;(4)3lim( )8xf x解: (1) 0,0M, 当 x-M 时, 总有 |( )1|fx;(2) 0,0M, 当 |xM , 总有 |( )|f xa; (3) 0,0, 当axa时 , 总有 |( )|f xb; (4) 0,0当33x时, 总有 |( )8|f x5
8、证明 :0lim |0 xx. 证明 : 由于00lim |lim0 xxxx, 00lim |lim()0 xxxx,所以0lim | 0 xx. 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( )xf xA证 明 : 由 于lim( )xf xA,则 对0,10M,当1xM时 ,有 |( )|f xA 又lim( )xf xA,则20M,当2xM ,有 |( )|fxA.取12max,MMM那么对0,当|xM 时,总有 |( )|f xA,故有lim( )xf xA.习 题 1-4 1根据定义证明:(1)211xyx为当1x时的无穷小;(2)1sinyx
9、x为当 x时的无穷小;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 26 页第一章函数与极限习题详解7 (3)13xyx为当0 x时的无穷大证明 : (1) 0,因为21|0| |1|1xxx,取,则当 0 |1|x时, 总有0 x,故211lim01xxx(2) 0,因为111|sin0| sin|xxxxx,取1M, 则当 |xM 时, 总有1|sin|1|sin0|xxxxx, 故1limsin0 xxx. (3) 0M, 13M,当 0|x时,总有1311| |3|3|xMxxx,所以013limxxx. 2函数sinyxx
10、在 (0,) 内是否有界?该函数是否为x时的无穷大?解答 : 取2 nxn,则0ny,因此当2 nxnn时, 0nnyx故函数sinyxx 当 x时,不是无穷大量下证该函数在0,内是无界的 . 0M,2 2nxn且nxn, 2 sin 2 2 222nynnn, 取01NM, 002(0,)2xN, 有022nyNM ,所以sinyxx 是无界的 .3证明:函数11cosyxx在区间 (0,1 上无界,但这函数不是0 x时的无穷大证明 : 令1tx,类似第 2 题可得习 题 1-5 1求下列极限:(1)23231lim41nnnnn;(2)111lim1 22 3(1)nn n;(3)2221
11、2limnnnnn;(4)1132lim32nnnnn;(5)2211lim54xxxx;(6)3221lim53xxxx;(7)22lim1xxxx;(8)2221lim53xxxx;(9)330()limhxhxh;(10)22131lim41xxxx;(11)3131lim11xxx;(12)23lim531xxxxx;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 26 页第一章函数与极限习题详解8 (13)33111lim11xxxxx;(14)3lim21xxx;(15)3lim(236)xxx;(16)323327lim3
12、xxxxx解: (1) 23231lim41nnnnn = 233311lim0411nnnnnn(2) 111lim1 22 3(1)nn n = 111111lim()()()12231nnn= 1lim(1)11nn(3) 22212limnnnnn=21(1)12lim2nn nn(4) 1132lim32nnnnn=21()13lim2332 ()3nnn(5) 2211lim54xxxx=1(1)(1)lim(1)(4)xxxxx=112lim43xxx(6) 3221lim53xxxx=322132523(7) 22lim1xxxx=22222211lim1xxxxxxxxxx=
13、221lim1xxxxx=2111lim21111xxxx(8) 2221lim53xxxx=2212lim2531xxxx(9) 330()limhxhxh=322330(33)limhxx hxhhxh=3220lim(33)3hxxhhx (10) 3131lim11xxx=2313(1)lim1xxxx=21(1)(2)lim(1)(1)xxxxxx=212lim11xxxx(11) 23lim531xxxxx=22311lim0315xxxxx(12) 33111lim11xxxxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,
14、共 26 页第一章函数与极限习题详解9 =2233322133333( 11)( 11)(1)(1)(1)(1) )lim( 11)(1)(1)(1)(1) )( 11)xxxxxxxxxxxxxxxxx=2233312 (1)(1)(1)(1) )lim2 ( 11)xxxxxxxxx=62 (13) 3lim21xxx=2lim12xxx(14) 3lim(236)xxx=32336lim(2)xxxx(15) 323327lim3xxxxx=32331lim(327)lim3xxxxxx2设,0,( )2,0.xexf xxax问当 a 为何值时,极限0lim( )xf x存在解:因为0
15、000lim( )lim1, lim( )lim(2)xxxxxf xef xxaa ,所以,当00lim( )lim( )xxf xf x,即1a时,0lim( )xf x存在3求当 x1时,函数12111xxex的极限解:因为11211111limlim(1)0,1xxxxxexex11211111limlim(1),1xxxxxexex所以12111lim1xxxex不存在。4已知2lim (5)1xxaxbxc,其中,abc 为常数,求a 和b的值解:因为2222(5)(5)lim (5)lim5xxxaxbxcxaxbxcxaxbxcxaxbxc222(25)(25)= limlim
16、155xxca xba xbxcxbcxaxbxcaxx,所以25015aba,则2510ab5计算下列极限:(1)01limsin0 xxx;(2)sin1limlimsin0 xxxxxx;(3)11limsin0 xxx;(4)arctan1limlimarctan0 xxxxxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 26 页第一章函数与极限习题详解10 6 试问函数215sin,0 ,10 ,0,( )5,0.xxxxf xxx在0 x处的左、 右极限是否存在?当0 x时,( )f x 的极限是否存在?解:200lim
17、( )lim(5)5xxf xx,001lim( )lim(5sin)5xxf xxx,因为(0 )(0 )ff,所以0lim( )5xf x习 题 1-6 1 计算下列极限:(1)10lim 12xxx;(2)22lim 1xxx;(3)122lim2xxx;(4)5lim5xxxx解: (1)1211()220022lim(1)lim(1)xxxxexx (2)( 4)242022lim(1)lim(1)xxxxexx(3)121122 22222lim()lim(1)22xxxxxxe (4)51051051010lim()lim(1)(1)555xxxxxxxx510510101010
18、lim(1)lim(1)55xxxexx2计算下列极限:(1)0limcotxxx;(2) 0sin 2lim3xxx;(3)0coscos3lim5xxxx;(4)302cos1limxxx;(5)1limsinxxx;(6) lim2sin(2nnnxx为不等于零的常数) 解:00cos(1)limcotlim1sinxxxxxxx00sin 22sincos2(2)limlim333xxxxxxx00coscos32sin 2 sin(3)limlim055xxxxxxxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 26 页
19、第一章函数与极限习题详解11 2233000222sinsincos122(4) limlimlim022xxxxxxxxxx1sin1(5) limsinlim11xxxxxxsin2(6) lim 2 sinlim22nnnnnnxxxxx3利用极限存在准则证明:(1)数列3 ,33 ,333 ,的极限存在;证明:先用数学归纳法证明数列nx单调递增。由于213330 xx。假设10nnxx成立,则1133nnnnxxxx ,所以数列nx单调递增下证有界性1313x,假设13nx,则133(13)312 313nnxx,故 013nx,即数列nx有界根据单调有界准则知limnnx存在不妨设l
20、imnnxA, 则有3AA , 解得11132A,21132A(舍去),即有113lim2nnx(2)3lim11nn;证明:因为33111nn,又3lim1lim 11nnn,所以3lim11nn(3) 226662121lim32nnnnnnnn;证明:因为222211626662612.2nnkkkknnnnnnnnnnn,又22116261limlim3nnkknnkknnnn,所以原式成立(4) 01lim1xxx证明:对任一xR,有1xxx ,则当0 x时,有1111xxx于是(1)当0 x时,111(1)xxxxxx,由夹逼准则得01lim1xxx(2)当0 x时,111(1)x
21、xxxxx,同样有01lim1xxx习 题 1-7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 26 页第一章函数与极限习题详解12 1 当0 x时,22xx 与2332xx 相比,哪一个是高阶无穷小?解:因为232032lim02xxxxx,所以2332xx 是比22xx 高阶无穷小2 证明:当0 x时,2sec12xx证明:因为22200011sec11cos1coslimlimlimcos222xxxxxxxxxx,又2(1cos )2xx,则20sec1lim12xxx,故2sec12xx3 利用等价无穷小的性质,求下列极
22、限:(1)0tanlim(,sinxnxnmmx为正整数);(2)20121limsin3xxxx;(3)20ln(123)lim4xxxx;(4)sin301limarctanxxex;(5)01coslim(1cos)xxxx;( 6)2021coslimsin 3xxx;(7)2330357lim42tanxxxxxx;(8)220sintan3limsin52xxxxxx;(9)30lim2xxxxab,其中0,0ab, 均为常数 . 解:00tan()(1)limlimsinxxnxnxnmxmxm22001(2)12112(2)limlimsin336xxxxxxxx2200ln(
23、123)231(3)limlim442xxxxxxxxsin300sin113(4)limlimarctan3xxxxexx2000011cos1cos112(5) limlimlimlim12(1cos)(1cos)(1cos )1cos2xxxxxxxxxxxxxxx22230000121cos2(1cos )12(6)limlimlimlimsin 3(3 )sin 3 (21cos )21cosxxxxxxxxxxxx1121 87 222233000357333(7)limlimlim42tan2tan22xxxxxxxxxxxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师
24、归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 26 页第一章函数与极限习题详解13 2200sintan344(8)limlimsin5255xxxxxxxxx22(sintan34 ,sin525 )xxxxxxx因为30023 l n (1 )32l i ml i m l n ()20( 9 ) l i m ()2xxxxxxxababxxxxxabee003(2)3 (1) (1)2limlim2xxxxxxababxxee33(lnln )22()abeab当0 x时,若124(1)1ax与sinxx是等价无穷小,试求a解:依题意有1240(1)1lim1sinxaxxx,因为
25、14122241(1)11()1()4axaxax,sinxx,则12242001()(1)14limlim1sin4xxaxaxaxxx,故4a习 题 1-8 1研究下列函数的连续性:(1),|1,( )1,| 1;xxf xx( 2)1 ,( )0 ,.cxQf xxQ解答: (1)在, 1 和1,内连续,1x为跳跃间断点;(2)( )f x 在R上处处不连续。2讨论下列函数的间断点,并指出其类型如果是可去间断点,则补充或改变函数的定义使其连续(1)11( )1xf xe;解答:( )f x 在,0和 0,内连续,0 x为跳跃间断点(2)1sin,0 ,( )0 ,0 ;xxf xxx解:
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- 2022年高等数学课本习题答案第01章函数与极限习题详解 2022 年高 数学 课本 习题 答案 01 函数 极限 详解
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