数学解题技巧 极限与探索性问题

发布 2019-06-19 14:08:00 阅读 3116

第九讲极限与探索性问题。

考点透视】1.理解数学归纳法的原理,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.

2.了解数列极限和函数极限的概念.

3.掌握极限的四则运算法则;会求某些数列与函数的极限.

4.了解函数连续的意义,了解闭区间上连续函数有最大值和最小值的性质.

例题解析】考点1 数列的极限。

1.数列极限的定义:一般地,如果当项数n无限增大时,无穷数列的项an无限地趋近于某个常数a(即|an-a|无限地接近于0),那么就说数列以a为极限。

注意:a不一定是{an}中的项。

2.几个常用的极限:① c=c(c为常数);②0;③qn=0(|q|<1).

3.数列极限的四则运算法则:设数列{an}、{bn},当an=a, bn=b时, (an±bn)=a±b;

例1.数列{}满足:,且对于任意的正整数m,n都有,则。

a. b. c. d.2

考查目的]本题考查无穷递缩等比数列求和公式和公式的应用。

解答过程]由和得。

故选a.例2.设常数,展开式中的系数为,则___

考查目的]本题考查利用二项式定理求出关键数, 再求极限的能力。

解答过程],由,所以,所以为1.

例3.把展开成关于的多项式,其各项系数和为,则等于。

a. b. c. d.2

考查目的]本题考查无穷递缩等比数列求和公式和公式的应用。

解答过程]

故选d例4.设等差数列的公差是2,前项的和为,则 .

思路启迪:由等差数列的公差是2,先求出前项的和为和通项.

解答过程]

故填3小结:

1.运用数列极限的运算法则求一些数列的极限时必须注意以下几点:

1)各数列的极限必须存在;

2)四则运算只限于有限个数列极限的运算。

2.熟练掌握如下几个常用极限:

1)c=c(c为常数);

2)()p=0(p>0);

3)=(k∈n *,a、b、c、d∈r且c≠0);

4)qn=0(|q|<1).

例5.设正数a, b满足则( )

(a)0 (b) (c) (d)1

解: 故选b

小结:重视在日常学习过程中运用化归思想。

考点2 函数的极限。

1.函数极限的概念:

1)如果f(x)=a且f(x)=a,那么就说当x趋向于无穷大时,函数f(x)的极限是a,记作f(x)=a,也可记作当x→∞时,f(x)→a.

2)一般地,当自变量x无限趋近于常数x0(但x不等于x0)时,如果函数f(x)无限趋近于一个常数a,就说当x趋近于x0时,函数f(x)的极限是a,记作f(x)=a,也可记作当x→x0时,f(x)→a.

3)一般地,如果当x从点x=x0左侧(即x<x0=无限趋近于x0时,函数f(x)无限趋近于常数a,就说a是函数f(x)在点x0处的左极限,记作f (x)=a.如果从点x=x0右侧(即x>x0)无限趋近于x0时,函数f (x)无限趋近于常数a,就说a是函数

f (x)在点x0处的右极限,记作f(x)=a.

2.极限的四则运算法则:

如果f (x)=a, g(x)=b,那么。

f(x)±g(x)]=a±b; [f(x)·g(x)]=a·b; =b≠0).

例6. =a.等于0b.等于lc.等于3d.不存在。

考查目的]本题主要考查利用同解变形求函数极限的能力。

解答过程]故选b

例7. ((a)0 (b)1 (c) (d)

考查目的]本题主要考查利用分解因式同解变形求函数极限的能力。

解答过程]

故选d例8.若f (x)=在点x=0处连续,则f (0

思路启迪:利用逆向思维球解。

解答过程:∵f(x)在点x=0处连续,∴f (0)=f (x),f (x)=

答案: 例9.设函数f (x)=ax2+bx+c是一个偶函数,且f (x)=0, f (x)=-3,求这一函数最大值。

思路启迪:由函数f (x)=ax2+bx+c是一个偶函数,利用f (-x)=f (x)构造方程,求出b的值。

解答过程:∵f (x)=ax2+bx+c是一偶函数,f (-x)=f (x),即ax2+bx+c=ax2-bx+c.

b=0.∴f (x)=ax2+c.

又f (x)= ax2+c=a+c=0, f(x)=ax2+c=4a+c=-3,a=-1,c=1.∴f (x)=-x2+1.∴f (x)max=f(0)=1.

f (x)的最大值为1.

例10.设f(x)是x的三次多项式,已知===1.

求的值(a为非零常数).

解答过程:由于=1,可知f(2a)=0

同理f(4a)=0. ②

由①②,可知f(x)必含有(x-2a)与(x-4a)的因式,由于f(x)是x的三次多项式,故可设f(x)=a(x-2a)(x-4a)(x-c).

这里a、c均为待定的常数。

由=1,即。

a(x-4a)(x-c)=1,得a(2a-4a)(2a-c)=1,即4a2a-2aca=-1

同理,由于=1,得a(4a-2a)(4a-c)=1,即8a2a-2aca=1

由③④得c=3a,a=,因而f(x)=(x-2a)(x-4a)(x-3a).

=(x-2a)(x-4a)

·a·(-a)=-

例11 a为常数,若(-ax)=0,则a的值是。

思路启迪:先对括号内的的式子变形。

解答过程:∵(ax)= 0,1-a2=0.∴a=±1.但a=-1时,分母→0,a=1.

考点3.函数的连续性及极限的应用。

1.函数的连续性。

一般地,函数f(x)在点x=x0处连续必须满足下面三个条件:

1)函数f(x)在点x=x0处有定义;(2)f(x)存在;(3)f(x)=f(x0).如果函数y=f(x)在点x=x0处及其附近有定义,而且f(x)=f(x0),就说函数f(x)在点x0处连续。

2.如果f(x)是闭区间[a,b]上的连续函数,那么f(x)在闭区间[a,b]上有最大值和最小值。

3.若f(x)、g(x)都在点x0处连续,则f(x)±g(x),f(x)·g(x),(g(x)≠0)也在点x0处连续。若u(x)在点x0处连续,且f(u)在u0=u(x0)处连续,则复合函数f[u(x)]在点x0处也连续。

例在x=x0处连续是f(x)在x=x0处有定义的___条件。

a.充分不必要b.必要不充分。

c.充要d.既不充分又不必要。

思路启迪:说明问题即可。

解答过程:f(x)在x=x0处有定义不一定连续。

答案:a例的不连续点为( )

和x=2kπ(k=0,±1,±2,…)和x=(k=0,±1,±2,…)

思路启迪:由条件出发列方程解之。

解答过程:由cos=0,得=kπ+(k∈z),∴x=.

又x=0也不是连续点,故选d

答案:d例14. 设f(x)=当a为___时,函数f(x)是连续的。

解答过程: f(x)=(a+x)=a, f(x)=ex=1,而f(0)=a,故当a=1时, f(x)=f(0),即说明函数f(x)在x=0处连续,而在x≠0时,f(x)显然连续,于是我们可判断当a=1时, f(x)在(-∞内是连续的。

小结:分段函数讨论连续性,一定要讨论在“分界点”的左、右极限,进而断定连续性。

例15.已知函数f(x)=函数f(x)在哪点连续( )

a.处处连续

思路启迪:考虑结果的启发性。

解答过程: f(x)= f(x)=f().

答案:d例16.抛物线y=b()2、x轴及直线ab:

x=a围成了如图(1)的阴影部分,ab与x轴交于点a,把线段oa分成n等份,作以为底的内接矩形如图(2),阴影部分的面积为s等于这些内接矩形面积之和当n→∞时的极限值,求s的值。

思路启迪:先列出式子。

解答过程:s=[b·()2+b·()2+b·()2+…+b·()2]2·

·ab·ab=ab.

例17.如图,在边长为l的等边△abc中,圆o1为△abc的内切圆,圆o2与圆o1外切,且与ab、bc相切,…,圆on+1与圆on外切,且与ab、bc相切,如此无限继续下去,记圆on的面积为an(n∈n*).

1)证明是等比数列;

2)求(a1+a2+…+an)的值。

解答过程:(1)证明:记rn为圆on的半径,则r1=tan30°=l.

sin30°=,rn=rn-1(n≥2).

于是a1=πr12=,=2=,成等比数列。

2)解:因为an=()n-1·a1(n∈n*),所以(a1+a2+…+an)==

例18. 一弹性小球自h0=5 m高处自由下落,当它与水平地面每碰撞一次后速度减少到碰前的,不计每次碰撞时间,则小球从开始下落到停止运动所经过的路程和时间分别是多少?

解答过程:设小球第一次落地时速度为v0,则有v0==10(m/s),那么第二,第三,…,第n+1次落地速度分别为v1=v0,v2=()2v0,…,vn=()nv0,小球开始下落到第一次与地相碰经过的路程为h0=5 m,小球第一次与地相碰到第二次与地相碰经过的路程是l1=2×=10×(.

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