题目
设 y = f(x) 在 (a, b) 内连续,则 f(x) 在 (a, b) 内( )。A. 无界B. 有最大值与最小值C. 不一定有界D. 有界
设 $y = f(x)$ 在 $(a, b)$ 内连续,则 $f(x)$ 在 $(a, b)$ 内( )。
A. 无界
B. 有最大值与最小值
C. 不一定有界
D. 有界
题目解答
答案
C. 不一定有界
解析
本题考查函数在开区间内连续的性质,解题思路是通过分析函数在开区间和闭区间上连续性质的差异,结合具体例子来判断函数在开区间内的有界性。
1. 明确函数在闭区间上连续的性质
根据闭区间上连续函数的性质可知,若函数 $y = f(x)$ 在闭区间 $[m,n]\subseteq(a,b)$ 上连续,则函数 $f(x)$ 在 $[m,n]$ 上有界,即存在正数 $M$,使得对于任意的 $x\in[m,n]$,都有 $|f(x)|\leq M$。
2. 分析函数在开区间内的情况
对于开区间 $(a,b)$,函数 $y = f(x)$ 连续并不一定能保证其有界。下面通过两个例子来进行说明:
- 有界的例子:
考虑函数 $f(x)=\sin x$,它在开区间 $(-\infty,+\infty)$ 内连续,对于任意的 $x\in(-\infty,+\infty)$,都有 $|\sin x|\leq 1$,所以 $f(x)=\sin x$ 在 $(-\infty,+\infty)$ 内有界,自然在任意开区间 $(a,b)$ 内也有界。 - 无界的例子:
考虑函数 $f(x)=\frac{1}{x}$,它在开区间 $(0,1)$ 内连续。
假设 $f(x)=\frac{1}{x}$ 在 $(0,1)$ 内有界,即存在正数 $M$,使得对于任意的 $x\in(0,1)$,都有 $|\frac{1}{x}|\leq M$。
但是,当 $x$ 趋近于 $0$ 时,$\lim\limits_{x \to 0^+}\frac{1}{x}=+\infty$,这意味着无论 $M$ 取多大,总存在足够接近 $0$ 的 $x_0\in(0,1)$,使得 $\frac{1}{x_0}\gt{}M$,所以 $f(x)=\frac{1}{x}$ 在 $(0,1)$ 内无界。
3. 得出结论
由上述例子可知,函数 $y = f(x)$ 在开区间 $(a,b)$ 内连续时,可能有界也可能无界,即不一定有界。