2.已知函数f(x)=}2(1-cos x))/(x^2),x<0b,x=0e^ax-1)/(x),x>0在其定义域内连续,则a和b的值分别为( ) A.1、1 B.2、2 C.1、2 D.2、1
A.1、1
B.2、2
C.1、2
D.2、1
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查函数在分段点处的连续性条件,需要利用极限的计算(特别是泰勒展开的应用)来确定参数的值。
解题核心思路:
函数在$x=0$处连续,当且仅当左极限、右极限和函数值$f(0)$三者相等。因此,需分别计算$x \to 0^-$时的左极限、$x \to 0^+$时的右极限,并与$f(0)=b$联立求解$a$和$b$。
破题关键点:
- 左极限:利用泰勒展开$1-\cos x \sim \frac{x^2}{2}$简化表达式。
- 右极限:利用泰勒展开$e^{ax} \sim 1 + ax$简化表达式。
- 联立方程:通过连续性条件建立方程,解出$a$和$b$。
1. 计算左极限($x \to 0^-$)
当$x \to 0^-$时,$f(x) = \frac{2(1 - \cos x)}{x^2}$。
利用泰勒展开$1 - \cos x = \frac{x^2}{2} - \frac{x^4}{24} + \cdots$,忽略高阶小项后:
$\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} \frac{2 \cdot \frac{x^2}{2}}{x^2} = \lim_{x \to 0^-} \frac{x^2}{x^2} = 1.$
2. 计算右极限($x \to 0^+$)
当$x \to 0^+$时,$f(x) = \frac{e^{ax} - 1}{x}$。
利用泰勒展开$e^{ax} = 1 + ax + \frac{(ax)^2}{2} + \cdots$,忽略高阶小项后:
$\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} \frac{ax}{x} = a.$
3. 联立连续性条件
函数在$x=0$处连续,需满足:
$\lim_{x \to 0^-} f(x) = f(0) = \lim_{x \to 0^+} f(x).$
代入已知条件$f(0) = b$,得方程组:
$\begin{cases}1 = b, \\b = a.\end{cases}$
解得:$a = 1$,$b = 1$。