2012.7.15新预科班数学试题(张桂清)
预科高等数学习题参考答案上学期

第一章函数与极限1.1数列的极限1 (1) 对任意的自然数n 有 7)1(5750++<+<n n ,所以有07)1(51751>++>+n n ,即01>>+n n x x ,因此数列}{n x 是单调递减数列.显然对于任意的自然数n 有 175>+n ,因而有17510<+=<n x n .进而存在1=M ,对任意的自然数n 有,M x x n n =<=1,所以数列}{n x 是有界的.综上数列是单调递减有界数列,因此必有极限.观察出0lim =∞→nn x.nn n x x n n 1517510<<+==-.0>∀ε,要使ε<n 1,只要ε1>n ,于是取正整数⎥⎦⎤⎢⎣⎡≥ε1N .则当N n >时,就有ε<<-n x n 10,故0lim =∞→n n x . (2) 对任意的自然数n 有 5)1(2520++<+<n n ,所以有10+<<n n x x ,因此数列}{n x 是单调递增数列.显然对于任意0>M ,存在}25,1max{0⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=M n ,使得M n x n >+=5200,因此数列}{n x 是无界的.综上数列是单调递增无界数列,因此数列}{n x 的极限不存在.(3) 从数列的前几项 ,5,0,3,0,154321==-===x x x x x 可以看出数列}{n x 既非单调递减数列也非单调递增数列.显然对于任意0>M ,存在}21,1max{0⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=M k ,使得M k k k x k >-=--=-122)12(sin)12(000120π,因此数列}{n x 是无界的.综上数列既不是单调数列也不是无界数列,因此数列}{n x 的极限不存在. 2 分析 用“N -ε”语言证明数列极限A xnn =∞→lim 的步骤如下:(1) 化简A x n -(往往需将它适当放大后)得)(n f ;(2) 逆序分析求N .0>∀ε,要使ε<)(n f ,(解不等式后知))(εg n >,于是取正整数[])(εg N ≥;(3) 按定义作结论 则当N n >时,就有ε<-A x n .故A xnn =∞→lim .证明 (1)nn n 110144<=-.0>∀ε,要使ε<n 1,只要ε1>n ,于是取正整数⎥⎦⎤⎢⎣⎡≥ε1N .则当N n >时,就有ε<<-n n 1014,故014lim =∞→n n .(2)nn n n 1241231213<+=-++.0>∀ε,要使ε<n 1,只要ε1>n ,于是取正整数⎥⎦⎤⎢⎣⎡≥ε1N .则当N n >时,就有ε<<-++n n n 1231213,故231213lim=++∞→n n n . (3) nn C C C C nn n n n n n n n 1919991)91(11011999.022109<<++++=+==-个. 0>∀ε,要使ε<n 1,只要ε1>n ,于是取正整数⎥⎦⎤⎢⎣⎡≥ε1N .则当N n >时,就有ε<<-n n 11999.09个,故1999.09lim =∞→ 个n n . 3证明222222656112136561121365611213lim limlim lim limlim lim limnn n n nn n n n n n n n n n n n n n n ∞→∞→∞→∞→∞→∞→∞→∞→++++=++++=++++6130060013=++++=.4 证明 当0=q 时,显然00lim lim==∞→∞→n n n q ;当0≠q 时,显然nnq q =-0.0>∀ε(10<<ε),要使ε<nq ,由于10<<q ,因此只要εq n l o g >,于是取正整数[]εqN l o g ≥.则当N n >时,就有ε<=-nn q q 0,故0lim =∞→n n q .综上所述,当1<q 时,0lim =∞→nn q.5证明 (N -ε定义证明)令01>-=n n n h ,则有n n h n )1(+=,即nn n n n n n n h nh h n n nh h n +++-++=+=-122)1(1)1( , 进而22)1(n h n n n ->,即)1(12>-<n n h n . 0>∀ε,要使ε<-<=-121n h n n n ,只要212ε<-n ,即1112>+>εn ,于是取正整数⎥⎦⎤⎢⎣⎡+≥112εN .则当N n >时,就有ε<-<-121n n n,故1lim =∞→nn n .(夹逼定理证明) 由于nn n n n n n n n n nn n 2211111111212-+=+++++≤⋅⋅⋅⋅⋅=≤--个个, 并且122lim=-+∞→n n n n ,因此1lim =∞→nn n .5 证明 由数列}{n x 有界知,0>∃M ,使得数列}{n x 的每一项都有M x n ≤. 又0lim=∞→n n y ,则有0>∀ε,存在0>N ,当N n >时,My y n n ε<=-0.进而当N n >时,εε=⋅<=-MM y x y x n n n n 0.因此0lim =∞→n n n y x .1.2 函数的极限1证明 0>∀ε,0>∃δ,当δ<-<00x x 时,ε<=-0c c .因此c c x x =→lim 0.2证明)1sin (1sin 0sin ≤≤=-x xx x x x.0>∀ε,要使ε<x 1,只要ε1>x ,于是取正数ε1≥M .则当M x >时,就有ε<≤-x x x 10sin ,故0sin lim =∞→x x x . 343434343433412313412313423lim lim lim lim lim lim lim limx x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x ∞→∞→∞→∞→∞→∞→∞→∞→+-+-=+-+-=+-+- 0001000=+-+-=.4解()()()()()()3212223213212321limlim44+++-+++-+=--+→→x x x x x x x x x x ()()()()()()34381242321223214242lim lim 44=+++=+++=++-+-=→→x x x x x x x x .5解a x ax a x a x a x ax ax -+-=--→→2cos2sin2sin sin lim lima a a x a x a x ax cos cos 12cos 22sinlim =⋅=+⋅--=→. 另解a x aa a x a x a x ax ax --+-=--→→sin ])sin[(sin sin lim limax aa a x a a x ax ---+-=→sin sin )cos(cos )sin(lim⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅---+⋅--=→a a x a x a a x a x a x sin 1)cos(cos )sin(lim⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅-⋅--⋅--=→a a x a x a a x a x a x sin 2sin 22sin cos )sin(lim a a a cos sin 01cos 1=⋅⋅-⋅=.6 因为0)1()(lim lim00=-=++→→x x x e x f ,00)(lim lim 00==--→→x x x f ,即0)()(lim lim00==-+→→x f x f x x .因此函数)(x f 在0=x 点处极限存在,并且0)(lim0=→x f x .7 ()()()()()()111111113323323131lim lim+++-+++-=--→→x x x x x x x x x x x x()()()()3211111133213321limlim=+++==++-+-=→→x x x x x x x x x x . 8x x x x x x x x x )2sin()2sin()2sin()2sin(lim lim--+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+→→ 2cos 2sin 2cos 2sin 2cos 2lim lim=⋅=⋅=→→x xx x x x .92122322233221231212314232lim lim lim-⋅⋅∞→∞→∞→==⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫⎝⎛++e eex x x x x x x x x xxx xx . 另解221)42(421142114232lim lim lim-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯+-∞→∞→∞→⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x xx xx x x x x221)42(42114211lim--+-∞→⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛+-=x x x x221)42(42114211limlim -∞→-+-∞→⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=x x x x x 21211--=⋅=e e10aba b ax x bxx bxx ax ax ax ax -⋅+∞→∞→∞→⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++33113113114lim lim lima b a b a b ab ax x e e ax ax 333311131131lim=⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-+∞→.另解ab ab a b ab ax ab ax x bxbxx bxx e eeax ax ax ax ax ax 344441*********lim limlim==⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++⋅⋅∞→∞→∞→.1.3 无穷小与无穷大1因为∞→x ,1sin ≤x ,01lim=∞→xx ,即∞→x 时x sin 是有界变量,x 1是无穷小量,因此01sin sin lim lim=⋅=∞→∞→x x x x x x . 2 (利用无穷大的)(M E δ-定义求解) 0>∀E ,要使E x x >+523,只要)5(223>>x E xx,即E x 2>,于是取}5,2max{E M =,当M x >时,E x x >+523.所以523+x x 是∞→x 时的无穷大量,即∞=+∞→523lim x x x . 另解 (利用无穷大与无穷小的关系求解)显然当∞→x 时,0523≠+x x ,但是01515332lim lim=+=+∞→∞→x x x x x x ,进而根据无穷大与无穷小的关系有,∞=+=+∞→∞→3223515lim limx x x x x x . 3 (利用无穷大的)(M E δ-定义求解)0>∀E ,要使E x x x x >--=+-21232,只要)3(121≥>->--x E x x x ,即1+>E x ,于是取}3,1m a x {+=EM ,当M x >时,E x x >+-232.所以232+-x x 是∞→x 时的无穷大量,即()∞=+-∞→232lim x xx .4414144tan sin lim lim lim220220===→→→x x x x x x x . 52121cos 12220lim lim==-→→x xx xx x . 6设00>δ,当000δ<-<x x 时,)(x g 有界,则存在00>M ,使得当000δ<-<x x 时,0)(M x g ≤.当0x x →时,)(x f 是无穷大量,则0>∀M ,存在01>δ,当100δ<-<x x 时,0)(M M x f +>.取},min{10δδδ=,则当δ<-<00x x 时, 00)()()()(M M M x g x f x g x f -+>-≥±,因此)()(x g x f ±是0x x →时的无穷大量.7x x y cos =在()+∞∞-,不是有界变量,即x x y cos =在()+∞∞-,是无界的.因为0>∀M ,存在ππ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1][0M x ,使得M M x x >⎪⎭⎫⎝⎛+=ππ1][cos 00.下面证明当+∞→x 时,x x y sin =不是无穷大量.1=∃E ,对于0>∀M ,存在ππ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=10M x ,使得M x >0,并且E x x <=0sin 00.因此当+∞→x 时,x x y sin =不是无穷大量.1.4 函数的连续性与间断点1 (1) 函数)(x f 的定义域是),3()3,5()5,(+∞---∞ .由于函数)(x f 是初等函数,因此)(x f 的连续区间是),3(),3,5(),5,(+∞---∞.(2) 函数)(x f 的定义域是]6,4[.由于函数)(x f 是初等函数,因此)(x f 的在区间)6,4(内连续.又())4(464464)(limlim44f x x x f x x =-+-=-+-=++→→,则)(x f 在4=x 处右连续;())6(664664)(limlim 66f x x x f x x =-+-=-+-=--→→,则)(x f 在6=x 处左连续.因此)(x f 的连续区间是]6,4[.(3) 函数)(x f 的定义域是]2,1[.显然函数)(x f 在区间)2,1(),1,0(),0,1(-内连续.又)1(11)(lim lim11f x f x x ===++-→-→,则)(x f 在1-=x 处右连续;1)(lim lim 00--→-→=x x x f)0(1f ==,)0(1sin )(limlim 00f x xx f x x ===++→→,即)0()()(l i m l i m 00f x f x f x x ==+-→-→,则)(x f 在0=x 处连续;)1(81sin sin )(limlim 11f xxx f x x =≠==--→-→,即)(x f 在1=x 处不左连续,则)(x f 在1=x 处不连续;)2(14)83()(lim lim22f x x f x x ==+=--→-→,则)(x f 在2=x 处左连续.因此)(x f 的连续区间是]2,1(),1,1[-.2 (1) 函数)(x f 的定义域是),7()7,2()2,(+∞-∞ ,进而函数的间断点只可能为2=x 和7=x .对于2=x ,72)7)(2()2)(2(1494)(lim lim limlim222222-+=---+=+--=→→→→x x x x x x x x x x f x x x x 54-=,因此2=x 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点. 对于7=x ,∞=---+=+--=→→→)7)(2()2)(2(1494)(lim limlim72277x x x x x x x x f x x x ,因此2=x 是函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.综上,2=x 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点,7=x 是第二类间断点中的无穷间断点.(2) 显然函数)(x f 的定义域是⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+∈∈ Z k Z k k k k k ππππππ)1(,22,,进而函数)(x f 的间断点只可能为πk x =和)(2Z k k x ∈+=ππ.对于0=x ,1tan )(limlim==→→xxx f x x ,因此0=x 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于)0,(≠∈=k Z k k x π,∞==→→xxx f k x kx tan )(limlim ππ,因此当0≠k 时,πk x =是函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.对于)(2Z k k x ∈+=ππ,0tan )(lim lim 22==+→+→xxx f k x k x ππππ , 因此2ππ+=k x 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.综上,0=x 和)(2Z k k x ∈+=ππ是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点,)0,(≠∈=k Z k k x π是第二类间断点中的无穷间断点.(3) 显然函数)(x f 的定义域是),1()1,0()0,(+∞-∞ ,进而函数)(x f 的间断点只可能为0=x 和1=x .对于0=x ,∞=-=-→→111)(limlimx x x x e x f , 因此0=x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.对于1=x ,011)(111limlim=-=-→→++x xx x ex f ,111)(111limlim =-=-→→--x x x x ex f ,即函数)(x f 在1=x 处的左右极限存在,但不相等,因此1=x 是)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,0=x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点,1=x 是第一类间断点中的跳跃间断点.(4) 显然函数)(x f 的定义域为),0()0,(+∞-∞ ,进而)(x f 的间断点只可能为0=x .21arctan )(lim lim 00π==++→→x x f x x ,21arctan )(lim lim0π-==--→→x x f x x ,即)(x f 在0=x 处的左右极限存在,但不相等,因此0=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(5) 显然函数)(x f 的定义域为),1()1,0()0,(+∞-∞ ,进而)(x f 的间断点只可能为0=x 和1=x .对于0=x ,0223)(limlim=-=→→xx f x x , 因此0=x 是)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于1=x ,∞=-=→→xx f x x 223)(limlim11, 因此1=x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.因此0=x 是)(x f 的第一类间断点中的可去间断点,1=x 是第二类间断点中的无穷间断点.(6) 显然函数)(x f 的定义域为),0()0,(+∞-∞ ,进而)(x f 的间断点只可能为0=x .22cos 1cos 1)(2000lim limlim=-=-=+++→→→x x x x x f x x x , 22cos 1cos 1)(200lim limlim-=--=-=---→→→x x x x x f x x x , 即)(x f 在0=x 处的左右极限存在,但不相等,因此0=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(7) 显然函数)(x f 的定义域为),1()1,(+∞-∞ ,进而)(x f 的间断点只可能为1=x .∞=--=→→xxx f x x 12)(limlim 11, 因此1=x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点. 1.5 连续函数的运算与初等函数的连续性1 (1) 当1<x 时,02lim =∞→nn x,则有x x x x x f nnn =⋅+-=∞→2211)(lim ;当1>x 时,∞=∞→nn x2lim ,并且11122lim-=+-∞→n n n x x ,则有x x xx x f nnn -=⋅+-=∞→2211)(lim ;当1±=x 时,012=-n x ,则有011)(22lim=⋅+-=∞→x x xx f nnn .因此111,,0,)(<±=>⎪⎩⎪⎨⎧-=x x x x x x f . 显然函数)(x f 在区间),1(),1,1(),1,(+∞---∞内连续.对于1-=x ,1)(lim lim11-==++-→-→x x f x x ,1)()(lim lim11=-=---→-→x x f x x ,即)(x f 在1-=x 处的左右极限存在,但不相等,因此1-=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.对于1=x ,1)()(lim lim11-=-=++→→x x f x x ,1)(lim lim11==--→→x x f x x ,即)(x f 在1=x 处的左右极限存在,但不相等,因此1=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,1(),1,(+∞---∞,1±=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(2) 显然1-=x 时,函数)(x f 无定义;当1<x 时,0lim =∞→nn x,则有01)(lim=+=∞→n n n x x x f ;当1>x 时,∞=∞→nn x lim ,则有11)(lim =+=∞→nn n x x x f ;当1=x 时,1=n x ,则有211)(lim=+=∞→nn n x x x f .因此111,0,21,1)(<=>⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=x x x x f . 显然函数)(x f 在区间),1(),1,1(),1,(+∞---∞内连续.对于1-=x ,00)(lim lim11==++-→-→x x x f ,11)(lim lim11==---→-→x x x f ,即)(x f 在1-=x 处的左右极限存在,但不相等,因此1-=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.对于1=x ,11)(lim lim11==++→→x x x f ,00)(lim lim11==--→→x x x f ,即)(x f 在1=x 处的左右极限存在,但不相等,因此1=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,1(),1,(+∞---∞,1±=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(3)当10<≤x 时,0lim =∞→nn x ,则有111)(lim =+=∞→nn x x f ;当1>x 时,∞=∞→n n x lim,则有011)(li m =+=∞→nn xx f ;当1=x 时,1=n x ,则有2111)(lim=+=∞→nn x x f .因此1011,1,21,0)(<≤=>⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=x x x x f . 显然函数)(x f 在区间),1(),1,0(+∞内连续.对于0=x ,)0(11)(lim lim00f x f x x ===++→→,因此)(x f 在0=x 处右连续.对于1=x ,00)(lim lim11==++→→x x x f ,11)(lim lim11==--→→x x x f ,即)(x f 在1=x 处的左右极限存在,但不相等,因此1=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,0[+∞,1=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(4) 当0<x 时,∞==-∞→∞→xn xn nnlim lim ,0,则有1)(lim-=+-=--∞→xx xx n nn n n x f ;当0>x 时,0,lim lim =∞=-∞→∞→xn xn nn ,则有1)(lim =+-=--∞→xxxx n nn n n x f ;当0=x 时,1=±xn,则有0)(lim=+-=--∞→xx x x n n n n n x f .因此000,1,0,1)(<=>⎪⎩⎪⎨⎧-=x x x x f . 显然函数)(x f 在区间),0(),0,(+∞-∞内连续.对于0=x ,11)(lim lim00==++→→x x x f ,1)1()(lim lim00-=-=--→→x x x f ,即)(x f 在0=x 处的左右极限存在,但不相等,因此0=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),0(),0,(+∞-∞,0=x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(5) 显然1-=x 时,函数)(x f 无定义.又xe x n xn x f x xnn nxn +=+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∞→∞→1111111)(lim lim, 因此xe xf x+=1)(,并且定义域为),1()1,(+∞---∞ .显然函数)(x f 在区间),1(),1,(+∞---∞内连续.对于1-=x ,∞=+=-→-→xe xf xx x 1)(lim lim11,因此1-=x 函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,(+∞---∞,1-=x 函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.2 (1) 因为函数)(x f 在区间),0(),0,(+∞-∞内是初等函数,因此函数)(x f 在()+∞∞-,连续,只需在分段点0=x 处连续,即)0()()(lim lim00f x f x f x x ==-+→→.又在0=x 处,b f =)0(,b b ax x f x x =+=++→→)()(lim lim 00,1)(lim lim00==--→→x x x e x f ,因此1=b .由于2)1(=f ,即2=+b a ,因此1=a .综上当1,1==b a 时,函数)(x f 在()+∞∞-,上连续.(2) 因为函数)(x f 在区间),1(),1,1(),1,(+∞---∞内是初等函数,因此函数)(x f 在()+∞∞-,连续,只需在分段点1±=x 处连续,即)1()()(lim lim11-==-+-→-→f x f x f x x ,)1()()(lim lim 11f x f x f x x ==-+→→.在1-=x 处,1)1(-=-f ,b a bx ax x f x x -=+=++-→-→)()(211lim lim ,11)(limlim11-==---→-→xx f x x , 因此1-=-b a .在1=x 处,1)1(=f ,11)(limlim 11==++→→xx f x x , b a bx ax x f x x +=+=--→→)()(211lim lim,因此1=+b a .于是有⎩⎨⎧=+-=-11b a b a ,解得1,0==b a .综上当1,0==b a 时,函数)(x f 在()+∞∞-,上连续. 3 )(x f 在1=x 处连续,则)1()(lim1f x f x =→,即4313)(lim1=+-+++→x x b x b a x .由于()0313lim 1=+-+→x x x ,则有[]0)(lim 1=++→b x b a x ,即02=+b a ,进而b a 2-=.从而313313)(limlim11+-++-=+-+++→→x x b bx x x b x b a x x()()()313313313)1(lim1++++-++++--=→x x x x x x x b x())1(2313)1(lim1-+++--=→x x x x b x()b x x b x 22313lim1-=+++-=→.因此42=-b ,即2-=b ,于是4=a .综上当2,4-==b a 时,)(x f 在1=x 处连续.1.6 闭区间上连续函数的性质1若)0()(f a f =,则0=δ或a =δ.因此下面假设)0()(f a f ≠. 令)()()(a x f x f x F +-=.显然)(x F 在],0[a 上连续,并且)2()()(),()0()0(a f a f a F a f f F -=-=.由于)2()0(a f f =,所以有0)]0()()][()0([)()0(<--=⋅f a f a f f a F F ,从而根据根的存在定理知,),0(a ∈∃δ,使得0)(=δF ,即)()(a f f +=δδ. 综上存在一点],0[a ∈δ,使得)()(a f f +=δδ.2由于b x f a <<)(,则b b f a f a <<)(),(.令x x f x F -=)()(.显然)(x F 在],[b a 上连续,并且0)()(>-=a a f a F ,0)()(<-=b b f b F ,从而根据根的存在定理知,],[),(b a b a ⊂∈∃δ,使得0)(=δF ,即δδ=)(f .3令bx b x a ax B x f A x F =<<=⎪⎩⎪⎨⎧=,),(,)(.显然)(x F 在],[b a 上连续,并且A a F =)(,B b F =)(.又0<AB ,因此0)()(<b F a F 从而根据根的存在定理知,),(b a ∈δ,使得0)(=δF ,即0)(=δf .4方程可以变为),,(0))(())(())((321213312321λλλλλλλλλ≠=--+--+--x x x a x x a x x a .令))(())(())(()(213312321λλλλλλ--+--+--=x x a x x a x x a x F .显然)(x F 在],[],,[3221λλλλ上连续,并且))(()(322111λλλλλ--=a F , ))(()(321222λλλλλ--=a F , ))(()(131333λλλλλ--=a F .由于321λλλ<<,0,,321>a a a ,所以0)(1>λF ,0)(2<λF ,0)(3>λF .进而根据根的存在定理知,),(211λλξ∈∃,),(322λλξ∈∃,使得0)(1=ξF ,0)(2=ξF ,即),(211λλξ∈∃,),(322λλξ∈∃,使得0313212111=-+-+-λξλξλξa a a ,0323222121=-+-+-λξλξλξa a a .5 (反证法)假设存在),(βαδ∈∃,使得0)(<δf . 若δγ< (或δγ>), 则 函数)(x f 在],[δγ (或],[γδ)内连续,并且0)(>γf ,0)(<δf ,即0)()(<δγf f .因此存在),(δγξ∈ (或),(γδξ∈), 即),(βαξ∈,使得0)(=ξf .这与α=x 和β=x 是0)(=x f 相邻的两个根相矛盾.故),(βα∈∀x 都有0)(>x f .6若1)sin(=+b a ,则显然方程b x a x +=sin 有一个根是b a x +=.下面假设1)sin(≠+b a .令b x a x x f --=sin )(.显然)(x f 在],0[b a +上连续,并且0)0(<-=b f ,0)]sin(1[)sin()(>+-=-+-+=+b a a b b a a b a b a f (因为0,0>>b a ), 进而0)()0(<+b a f f .因此存在),0(b a +∈ξ,使得0)(=ξf ,即b x a x +=sin 在区间),0(b a +上至少有一个根.综上方程b x a x +=sin 至少有一正根,并且它不超过b a +.7 令)}(,),(),(min{21n x f x f x f m =,)}(,),(),(max{21n x f x f x f M =,则n x x x ,,,21 中至少有一个i x 使得m x f i =)(,至少有一个j x 使得M x f j =)(,显然有M x f nxf x f m j nk ki =≤≤=∑=)()()(1.若这个不等式中有一等号成立,则对应的i x 或j x 即为所求的点ξ.若不等式都是严格不等式时,又)(x f 在],[j i x x 或],[i j x x 上连续,由介值定理知,至少存在一点ξ介于i x 与j x 之间,使得n x f x f x f f n )()()()(21+++=ξ.综上存在],[b a ∈ξ,使得nx f x f x f f n )()()()(21+++=ξ.习 题 11 0>∀ε,要使ε<=--+-n n n n 11)1(1,只要ε1>n ,于是取正整数⎥⎦⎤⎢⎣⎡≥ε1N ,当N n >时,ε<--+-1)1(1n n n ,因此1)1(1lim=-+-∞→n n n n . 2由于当0→x 时,x e x~1-,所以x ex3~13-.进而331lim lim30==-→→x xx e x x x . 3因为n n n n 333213⋅<++<,则有n nnn 33)321(31<++<,并且nn 33lim ∞→3=,因此3)321(1lim =++∞→nnnn .4 令x t arcsin =,则t x sin =,并且00→⇔→t x .因此1sin arcsin lim lim00==→→ttx x t x . 53sin 2tan 2limxx x x +-+→ ()()()xx x xx xx x sin 2tan 2sin 2tan 2sin 2tan 23lim+++++++-+=→()xx x x x x sin 2tan 2sin tan 3lim+++-=→()xx x x x x sin 2tan 2)cos 1(tan 3lim+++-=→()x x x x x x sin 2tan 22132lim+++⋅=→()x x x sin 2tan 221lim+++=→ 82241==. 6任取),(0b a x ∈,对0>∀ε,存在0>=kεδ,当δ<-<00x x 时,εδ=⋅<-≤-k x x k x f x f 00)()(.因此)()(0limx f x f x x =→,即)(x f 在0x x =处连续.由0x 的任意性知,)(x f 在),(b a 上连续.当δ<-<a x 0时,εδ=⋅<-≤-k a x k a f x f )()(.因此)()(lima f x f ax =+→, 即)(x f 在a x =处右连续.当0<-<-b x δ时,εδ=⋅<-≤-k b x k b f x f )()(.因此)()(limb f x f bx =-→,即)(x f 在b x =处左连续.综上)(x f 在],[b a 上连续,又由于0)()(<b f a f ,所以根据根的存在定理知,存在),(b a ∈ξ使得0)(=ξf .7 函数)(x f 的定义域为),2()2,1()12,12(0,+∞-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-<∈ k Z k k k .显然)(x f 的间断点只可能是)0,(12<∈+=k Z k k x ,0=x 和2=x .由于)(x f 在区间)0,)(12,12(<∈+-k Z k k k ,)0,1(-,)2,0(,),2(+∞内是初等函数,因此)(x f 在这些区间上连续.对于2=x ,∞=-→4222limx x ,则有42sin )(222lim lim -=→→x x f x x 不存在,但是在1-到1之间来回振荡,因此2=x 是)(x f 的第二类间断点中的振荡间断点.对于0=x ,21sin 42sin)(2lim lim-=-=++→→x x f x x , 02cos)1()(limlim00=+=--→→xx x x f x x π,即左右极限存在但不相等, 因此0=x 是)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.对于1-=x ,)1(2cos )1(2cos )1()(limlimlim111--+=→+=-→-→=t t t xx x x f t x t x x ππππππ2)1(22)1(2sin )1(lim lim lim000-=-=-=-=→→→t t t t t t t t t t , 因此1-=x 是)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于)1,(12-<∈+=k Z k k x ,∞=+=+→+→xx x x f k x k x 2cos )1()(limlim1212π,因此12+=k x )1,(-<∈k Z k 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.综上所述,函数)(x f 在区间)0,)(12,12(<∈+-k Z k k k ,)0,1(-,)2,0(,),2(+∞内连续;0=x 是第一类间断点中的跳跃间断点;1-=x 是第一类间断点中的可去间断点;2=x 是第二类间断点中的振荡间断点;)1,(12-<∈+=k Z k k x 是第二类间断点中的无穷间断点.8先证命题:若)(x F 在],[b a 上连续,则)(x F 在],[b a 上也连续. 由于)(x F 在],[b a 上连续,则任取],[0b a x ∈,)()(0lim 0x F x F x x =→ (a x=0时取右极限,b x =0时取左极限).若)0(0)(0<>x F ,则根据极限的局部保号性知,在0x 的某个邻域内)0(0)(<>x F ,进而)()()()(00lim lim00x F x F x F x F x x x x ===→→()()()()(00lim limx F x F x F x F x x x x =-=-=→→),注意a x =0时取右极限,b x =0时取左极限.因此)(x F 在],[b a 上也连续.由于)(),(x g x f 在],[b a 上连续,则)()(x g x f -在],[b a 上连续,进而)()(x g x f -在],[b a 上连续.又2)()()()()}(),(max{x g x f x g x f x g x f -++=,因此)}(),(max{x g x f 在],[b a 上连续.9由于n 为非零有理数,则可令qp n =,其中q p ,为非零整数,并且0>p .进而α=nx 与方程0>==q p x αβ同解.(存在性)令p x x f =)(.则)(x f 在),0[+∞内连续,并且当+∞→x 时,+∞→)(x f .因此存在),0(+∞∈a 使得β>)(a f .显然)(x f 在],0[a 上连续,并且)()0(0a f f <<=β,根据介值定理知,存在),0(a ∈ξ,使得βξ=)(f , 即ξ是方程β=p x 的一个正根.(唯一性)假设21,ξξ是方程β=p x 的两个正根. 进而有pp21ξξ=,即))((012221221112121----++++-=-=p p p p p p ξξξξξξξξξξ ,由于0,21>ξξ,则01222122111>++++----p p p p ξξξξξξ .因此21ξξ=,即方程β=p x 只有一个正根.10狄利克雷(Dirichlet)函数 是无理数是有理数,,x x x D ⎩⎨⎧=01)(.显然狄利克雷函数在),(+∞-∞上每一点都有定义, 但是在每一点都不连续.第二章 一元函数的导数和微分2.1 导数的概念1 分析 (1) A A x f x f A x f ==⇔=+)(')(')('00_0; (2)2 函数在0x x =处可导,则函数在0x x =处必连续; (3)0 4ln )(=x f 是常值函数,因此0)('=x f ; (4)0 驻点:函数的导数值为0的点. 2 (1)[]x x f x x f x x f x x f x x ∆-∆+=∆-∆+→∆→∆2)()2(2)()2(000000lim lim)('22)()2(20000limx f xx f x x f x =∆-∆+=→∆.(2)[]x x f x x f x x f x x f x x ∆--∆--=∆-∆-→∆→∆)()()()(000000lim lim)(')()(0000limx f xx f x x f x -=∆--∆--=→∆.(3)[][]hx f h x f x f h x f h h x f h x f h h )()()()(212)()(00000000limlim----+=--+→→ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+-+=→h x f h x f h x f h x f h )()()()(2100000lim )(')()()()(210000000lim lim x f h x f h x f h x f h x f h h =⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+-+=→→. (4)[]0000)()()()(limlimx x x f x f x x x f x f x x x x ---=--→→ )(')()(000limx f x x x f x f x x -=---=→.3 (1) 22)12(]1)(2['lim lim lim000=∆∆=∆---∆+=∆∆=→∆→∆→∆xx x x x x x y y x x x ;(2) xx x x x x x x x y y x x x ∆∆⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-=∆-∆+=∆∆=→∆→∆→∆2sin2sin 2cos )cos('lim lim lim00x x xx x x sin 22sin2sin lim-=∆∆⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-=→∆; (3) x x x x x x x x y y x x ∆--∆+-∆+=∆∆=→∆→∆)()]()[('220lim lim[]12)12()()12(lim lim2-=∆+-=∆∆+∆-=→∆→∆x x x x x x x x x ;(4) 1)1()](1['lim lim lim000-=∆∆-=∆--∆+-=∆∆=→∆→∆→∆xxx x x x x y y x x x . 4因为0)0(=f ,01sin)(lim lim==→→x x x f x x ,即)0()(l i m 0f x f x =→,因此)(x f 在0=x 处连续.因为x x x x x f x f x x x 1sin 1sin0)0()(lim lim lim→→→==--不存在,因此)(x f 在0=x 处不可导.5 (1) 因为x y cos '=,故曲线在点)0,0(处的切线斜率为10cos '====x y k ,进而曲线x y sin =在点)0,0(处的切线方程是x y =,法线方程是x y -=.(2) 因为x y sin '-=,故曲线在点)1,0(处的切线斜率为00sin '=-===x y k ,进而曲线x y cos =在点)1,0(处的切线方程是1=y ,法线方程是0=x .(3) 因为xy 1'=,故曲线在点)0,1(处的切线斜率为1'1===x y k ,进而曲线x y ln =在点)0,1(处的切线方程是1-=x y ,法线方程是1+-=x y .6因为速度是t t t t S t V 22)'211()(')(2+=++==,加速度是)(')(t V t a =2)'22(=+=t ,因此速度2)2(,6)2(==a V ,即2=t 秒时,运动物体的速度是s m /6,加速度是2/2s m .2.2 求导公式和求导法则1 (1)1620'3+-=x x y .(2)'221'21211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=--x x m x x m y32232121111xx x m m x x mx m -+-=-+-=---. (3)x x y 55ln 5'4⋅+=. (4)01111'22=---=xxy .(5)52)2()3()'3)(2()3()'2('+=+++=+++++=x x x x x x x y .(6)xx x x x x x x x x x x y 1ln 21)1(ln 2)')(ln 1(ln )'1('2222++=⋅++=+++=.(7)x x x x x x e e e e e y 3)13(ln )3ln()3(]')3[()'3('+====. (8))'(sin sin )'()'(cos '22x x x x x y ++=x x x x x x x x x cos sin )12(cos sin 2sin 22+-=++-=.(9)x x x x y 22csc sec tan '++= .(10))'(ln sin ln )'(sin ln sin ''x x x x x x x x x y ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=x x x x x x xxx x x x x x sin ln cos ln sin sin ln cos ln sin +⋅⋅+⋅=⋅+⋅⋅+⋅=. (11)222ln 1ln 1'ln )'(ln 'xxx xx x x x x x x y -=-⋅=⋅-⋅= . (12)()2cos 1)'cos 1(sin )cos 1()'(sin 'x x x x x y ++⋅-+=()()xx xx xx x x cos 11cos 1cos 1cos 1sin sin )cos 1(cos 22+=++=+⋅++⋅=.另解2sec 21'2tan 'cos 1sin '2x x x x y =⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=.(13)22''sin cos sin cos sin sin sin 'x xx x x x x x x x x x y -+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= . (14)422)')(ln ()'ln ('xx x x x x x y +-⋅+= 342ln 21)ln (211xx x x x x x x x --=+-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+=. (15)2)ln 1()'ln 1)(ln 1()ln 1()'ln 1('x x x x x y --+--+=22)ln 1(2)ln 1(ln 1ln 1x x x x xx x -=-++-=.另解222)ln 1(2)ln 1(12)ln 1()'ln 1(2'1ln 12'x x x x x x x y -=-⎪⎭⎫⎝⎛-⋅-=---=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=. (16)2222)1()'1(ln )1()'ln ('x x x x x x x y ++⋅-+= 22222222)1(ln )1(1)1(ln 2)1)(1(ln x xx x x x x x x +-++=+-++=. 2 (1)2222222)'(1'x a x x a x a y --=-⋅-=.(2))53cos(3)'53()53cos('-=-⋅-=x x x y . (3))1sin(2)1()1sin('222+-=+⋅+-=x x x x y . (4)xx x x y ln 1)'(ln ln 1'=⋅=. (5)x xe x ey 333)'3('=⋅=.(6)222)'('2x x xe x e y ---=-⋅=.(7)22'24121212211'xx x x y -=⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-=.(8)()422212)'(11'x xx x y +=⋅+=.(9)222'21111111111'x x x x x y +=⋅⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=. (10)222'211)1(21111111111'x x x x x x x x y +=-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=⎪⎭⎫⎝⎛-+⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=. (11)()()x e x e x e x e y x x x x 3sin 33cos 3cos 3cos '''------=⋅+⋅=.(12)()'2'21sin 1sin '⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+⋅=x x x xyx x x x xx x x 1cos 1sin 21cos 11sin222-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+=. (13)())'(arccos 1arccos 1'2'2x x x x y ⋅-+⋅-=11arccos 111arccos 12222---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-+⋅--=x xx x x x x x. (14)''11112111111111'⎪⎭⎫⎝⎛+-⋅⋅+-⋅+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⋅+-=x x xx x x x x x x y ()()1112112122-=+-⋅+-=x x xx .另解()11111121)1ln()1ln(21'2'-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-=x x x x x y . (15))'(sin )sin 2(22ln )'(sin 22ln '22sin 2sinx x x y x x⋅⋅⋅=⋅⋅=x x x x x 2sin 22ln cos )sin 2(22ln 22sin sin ⋅=⋅⋅⋅=.(16)x xx x x x x y 4csc 42cos 2sin 2)]2(sec 2[2tan 1)'2(tan 2tan 1'2==⋅=⋅=.(17)x x x x x y 6sin 3)3cos 3()3sin(2)'3(sin 3sin 2'=⋅=⋅=. (18)())'12(sin sin '21212'12122222++⋅⋅-=⋅-=++++++++x x e ee ey x xx x x xx x121212122222sin )1(2)22(sin +++++++++-=+⋅⋅-=x xx xx xx xe e x x e e .3 (1) 由于()22222)21(2)('22'x x x x xe x e x ee x ex f ------=-=⋅+=,因此1)21()0('022=-==-x xe xf .(2) 由于()xx x x xx x f 42ln 214)44(ln 4)('2⋅-=⋅⋅-=,因此142ln 21)1('=⋅-=x x x f42ln 21-=. (3) 由于2tan42sec 2sec 212tan 212tan 2tan 21)('22'xxx x x x x f =⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=,因此 2122tan42sec 2'2===⎪⎭⎫ ⎝⎛ππx x xf . (4) 由于()'22221)('ax x ax x x f -+⋅-+=222222111ax a x xa x x -=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⋅-+=,因此aax a x a f 3321)2('22==-=. 4 (1)[])('3)'()(')(3233'3x f x x x f x f dxdy=⋅==. (2) [])'(cos )(cos ')'(sin )(sin ')(cos )(sin 2222'22x x f x x f x f x f dxdy⋅+⋅=+= )sin cos 2()(cos ')cos sin 2()(sin '22x x x f x x x f -⋅+⋅=)](cos ')(sin '[2sin 22x f x f x -⋅=.(3)[])(')()'()(')(1'e x e x e x e x e x x e f ex e x e x e f x e f dxdy+⋅+=+⋅+=+=-. (4) [][][]')()('')()()()(x f x x f x x f x e e f e e f e e f dxdy+== )()()()(')('x f x x f x x e e f x f e e f e +=.。
广西预科数学考试题及答案

广西预科数学考试题及答案一、选择题(每题4分,共20分)1. 下列函数中,哪一个是奇函数?A. \( f(x) = x^2 \)B. \( f(x) = x^3 \)C. \( f(x) = x^4 \)D. \( f(x) = x^5 \)答案:B2. 计算极限 \(\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}\) 的值是多少?A. 0B. 1C. 2D. -1答案:B3. 以下哪个不等式是正确的?A. \( 2^3 < 3^2 \)B. \( 3^2 > 2^3 \)C. \( 2^3 = 3^2 \)D. \( 3^2 < 2^3 \)答案:B4. 已知 \( a > 0 \) 且 \( b > 0 \),下列哪个不等式一定成立?A. \( a + b \geq 2\sqrt{ab} \)B. \( a + b \leq 2\sqrt{ab} \)C. \( a + b = 2\sqrt{ab} \)D. \( a + b \neq 2\sqrt{ab} \)答案:A5. 计算定积分 \(\int_0^1 x^2 dx\) 的值是多少?A. 0B. 1/3C. 1/2D. 2答案:B二、填空题(每题4分,共20分)6. 函数 \( f(x) = 2x - 3 \) 的反函数是 \_\_\_\_\_\_\_\_。
答案:\( f^{-1}(x) = \frac{x+3}{2} \)7. 圆的方程 \( (x-2)^2 + (y-3)^2 = 25 \) 的圆心坐标是\_\_\_\_\_\_\_\_。
答案:(2, 3)8. 已知 \( \tan \theta = 3 \),求 \( \sin \theta \) 的值。
答案:\( \frac{3\sqrt{10}}{10} \) 或 \( -\frac{3\sqrt{10}}{10} \)(取决于 \( \theta \) 的象限)9. 计算 \( \log_2 32 \) 的值。
预科2015级试卷数学7月试卷

命题组组长签字: ( B ) 组 第 1 页 (本试卷共 页 )预科2015级第二学期数学课程试卷选择题 (共8题,每小题4分,共32分) 1. 12--的倒数是 ( ) A.2 B.2- C.12 D.12-2.用列举法表示集合2{320}x x x =-+=为 ( )A.1B.2C.1,2D.{1,2}3.函数y =的定义域为 ( )A.33x -≤≤B.33x -<<C.33x -≤<D.33x -<≤4.不等式2x <的解是 ( ) A.22x -<< B.2x< C.2x <± D.22x x <->或5.在数列1⋅⋅⋅中,是数列的 ( )A.第11项B. 第12项C. 第13项D. 第10项6.函数236y x x =--在点(1,8)P -处的切线的斜率为 ( ) A.1- B.2- C.3- D.4-7.已知5sin 6α=,且α是第二象限的角,则2α角所在象限是( )A.第一象限B. 第三、四象限C. 第四象限D. 第三象限8.若1cot ,2α=则2sin cos 2sin cos αααα+=- ( ) A.15 B.53 C.53- D.15-二、填空题(共5题,每小题3分,共15分)1.函数32397y x x x =--+的极大值是_______,极小值_______.2.已知cot(sin )tan(cos )0,θθ<则θ为第_______象限的角.3.2cos log (1sin )αα-= _______(α为第一象限角).4.已知向量(2,4),(5,2)a b =-=则32_______a b -=5. 已知向量(1,1),(6,)a b y ==-且α与b 共线,则____y =.命题组组长签字: ( B ) 组 第 页 (本试卷共 页 )三、判断下列函数的奇偶性 (共4题,每题5分 共20分)1.cos y x x = 2.sin y x x =3.sin cos y x x =+ 33tan y x x x =+.1.已知两个数a b -==,那么,求这两个数的等差中项A ,等比中项G .2.讨论函数332y x x =-+的单调性. 2sin cos sin .B C A =。
预科高等数学习题参考答案(上学期)

第一章函数与极限1.1 数列的极限1 (1) 对任意的自然数n 有7)1(5750n n ,所以有07)1(51751n n,即01nnx x ,因此数列}{n x 是单调递减数列.显然对于任意的自然数n 有175n ,因而有17510n x n.进而存在1M ,对任意的自然数n 有,M x x nn1,所以数列}{n x 是有界的.综上数列是单调递减有界数列,因此必有极限.观察出0limnnx .nn n x x nn1517510.0,要使n1,只要1n,于是取正整数1N.则当N n 时,就有nx n 10,故0limn nx .(2) 对任意的自然数n 有5)1(2520n n,所以有10n n x x ,因此数列}{n x 是单调递增数列.显然对于任意0M ,存在}25,1max {0M n ,使得M n x n 5200,因此数列}{n x 是无界的.综上数列是单调递增无界数列,因此数列}{n x 的极限不存在.(3) 从数列的前几项,5,0,3,0,154321x x x x x 可以看出数列}{n x 既非单调递减数列也非单调递增数列.显然对于任意0M ,存在}21,1max {0M k ,使得M k k k x k122)12(sin)12(0120,因此数列}{n x 是无界的.综上数列既不是单调数列也不是无界数列,因此数列}{n x 的极限不存在.2 分析用“N ”语言证明数列极限A x nnlim的步骤如下:(1) 化简A x n(往往需将它适当放大后)得)(n f ;(2) 逆序分析求N .0,要使)(n f ,(解不等式后知))(g n,于是取正整数)(g N;(3) 按定义作结论则当N n时,就有Ax n.故A x nnlim.证明 (1)nnn110144.0,要使n1,只要1n,于是取正整数1N.则当N n时,就有nn 1014,故014limnn.(2)nnnn 1241231213.0,要使n1,只要1n,于是取正整数1N.则当N n 时,就有nn n 1231213,故231213limnn n .(3)nnC CCCn nnnnnnnn 1919991)91(11011999.022109个.0,要使n1,只要1n,于是取正整数1N.则当N n 时,就有nn 11999.09个,故1999.09lim个n n.3证明222222656112136561121365611213limlimlim limlimlim limlimnnn n nnn n nnn n nnnnnnnn6130060013.4 证明当0q时,显然00limlimnnnq;当0q 时,显然nnq q0.0(10),要使nq,由于10q ,因此只要qnlog ,于是取正整数qNlog.则当N n 时,就有nnqq0,故0limnnq.综上所述,当1q 时,0lim nnq .5证明 (N定义证明)令01nnn h ,则有nnh n)1(,即nn n n nnnnh nh h n n nh h n122)1(1)1(,进而22)1(n h n n n ,即)1(12nn h n.0,要使121n h n nn,只要212n ,即1112n,于是取正整数112N .则当N n 时,就有121n nn,故1limnnn.(夹逼定理证明) 由于nn nnn n n n nn nn n2211111111212个个,并且122limnn nn,因此1limnnn.5 证明由数列}{n x 有界知,0M,使得数列}{n x 的每一项都有M x n.又0limnny ,则有0,存在0N,当N n时,My y nn.进而当N n时,MMy x y x nn nn 0.因此0lim nnny x.1.2 函数的极限1证明0,0,当00x x时,c c .因此c c x xlim.2证明)1sin (1sin 0sin x xx x xx .0,要使x1,只要1x,于是取正数1M.则当M x时,就有xxx 10sin ,故0sin limx x x .343434343433412313412313423limlimlim limlimlimlimlimxxx x xxxx x x xxx x xxxxx x xx0001000.4解3212223213212321limlim44x x x x x x xx xx34381242321223214242limlim44xx x x x x xx.5解ax ax a xax a x axax2cos 2sin2sin sin limlima a a x a x axaxcos cos 12cos22sinlim.另解axaa a x axa xaxaxsin ])sin[(sin sin limlima xaaa x aa x axsin sin )cos(cos )sin(limaaxa xaaxa x axsin 1)cos(cos )sin(limaa x a x a x aax a x axsin 2sin22sincos )sin(lima aa cos sin 01cos 1.6 因为0)1()(lim limxxxex f ,00)(lim limxxx f ,即0)()(limlimx f x f xx.因此函数)(x f 在0x点处极限存在,并且0)(lim0x f x.7111111113323323131limlimxxxxxxx x xx xx3211111133213321limlimxxxx x x xx xx .8xx x xx xx xx)2sin()2sin()2sin()2sin(limlim2cos 2sin 2cos 2sin 2cos 2limlim00xx xxxx.92122322233221231212314232limlimlime eexxxx xx xx xxxxxx.另解221)42(421142114232limlimlimx x xxxxxxxx 221)42(42114211limxxx x221)42(42114211limlimxxxx x 21211e e10aba b ax xbxxbx xax axax ax 33113113114limlimlimabab ababax xe eax ax 333311131131lim.另解a baba bab ax abax xbxbxxbxxe e eaxax axax ax ax 344441141114114limlimlim.1.3 无穷小与无穷大1因为x,1sin x ,01limxx,即x时x sin 是有界变量,x1是无穷小量,因此01sin sin limlimxxxx xx.2 (利用无穷大的)(M E定义求解)0E ,要使E xx 523,只要)5(223xE xx ,即E x2,于是取}5,2max {E M ,当M x时,E xx 523.所以523xx 是x时的无穷大量,即523limxx x.另解(利用无穷大与无穷小的关系求解)显然当x时,0523xx ,但是01515332limlimx xx xxx,进而根据无穷大与无穷小的关系有,3223515limlimxxxx xx.3 (利用无穷大的)(M E 定义求解)0E ,要使E xx x x21232,只要)3(121x E x x x ,即1E x,于是取}3,1max{EM,当M x 时,E xx232.所以232xx是x时的无穷大量,即232limx xx.4414144tan sin limlimlim220220xxxxxxx.52121cos 12202limlimx x xx xx.6设00,当0x x时,)(x g 有界,则存在00M,使得当0x x时,0)(M x g .当0x x时,)(x f 是无穷大量,则0M,存在01,当10x x时,0)(M M x f .取},m in{1,则当0x x 时,00)()()()(M M M x g x f x g x f ,因此)()(x g x f 是0x x 时的无穷大量.7x x y cos 在,不是有界变量,即x x y cos 在,是无界的.因为0M,存在1][Mx ,使得M M x x 1][cos 00.下面证明当x 时,x x y sin 不是无穷大量.1E ,对于0M ,存在10Mx ,使得M x 0,并且E x x 0sin 00.因此当x时,x x ysin 不是无穷大量.1.4 函数的连续性与间断点1 (1) 函数)(x f 的定义域是),3()3,5()5,(.由于函数)(x f 是初等函数,因此)(x f 的连续区间是),3(),3,5(),5,(.(2) 函数)(x f 的定义域是]6,4[.由于函数)(x f 是初等函数,因此)(x f 的在区间)6,4(内连续.又)4(464464)(limlim44f x xx f xx,则)(x f 在4x 处右连续;)6(664664)(limlim66f xxx f xx,则)(x f 在6x 处左连续.因此)(x f 的连续区间是]6,4[.(3) 函数)(x f 的定义域是]2,1[.显然函数)(x f 在区间)2,1(),1,0(),0,1(内连续.又)1(11)(lim lim11f x f xx,则)(x f 在1x处右连续;1)(lim lim0xxx f )0(1f ,)0(1sin )(limlim 0f xx x f xx,即)0()()(limlim 0f x f x f xx,则)(x f 在0x 处连续;)1(81sin sin )(limlim11f xx x f xx,即)(x f 在1x 处不左连续,则)(x f 在1x处不连续;)2(14)83()(limlim 22f xx f xx,则)(x f 在2x 处左连续.因此)(x f 的连续区间是]2,1(),1,1[.2 (1)函数)(x f 的定义域是),7()7,2()2,(,进而函数的间断点只可能为2x 和7x.对于2x,72)7)(2()2)(2(1494)(limlimlimlim222222xx xxx x xxx x f xxxx54,因此2x 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于7x,)7)(2()2)(2(1494)(lim limlim72277xxx x xxx x f xxx,因此2x 是函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.综上,2x 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点,7x 是第二类间断点中的无穷间断点.(2) 显然函数)(x f 的定义域是Zk Zk k kk k )1(,22,,进而函数)(x f 的间断点只可能为k x 和)(2Z kkx .对于0x,1tan )(limlim 0xx x f xx,因此0x是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于)0,(k Z k k x,xx x f kxkxtan )(limlim,因此当0k 时,kx是函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.对于)(2Z k kx ,0tan )(limlim22xx x f kxkx,因此2kx 是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.综上,0x和)(2Z k kx是函数)(x f 的第一类间断点中的可去间断点,)0,(k Z k k x 是第二类间断点中的无穷间断点.(3) 显然函数)(x f 的定义域是),1()1,0()0,(,进而函数)(x f 的间断点只可能为0x和1x .对于0x,111)(limlimx xxxe xf ,因此0x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.对于1x,011)(111limlim x xxxex f ,111)(111limlimxxxxe xf ,即函数)(x f 在1x处的左右极限存在,但不相等,因此1x 是)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,0x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点,1x 是第一类间断点中的跳跃间断点.(4) 显然函数)(x f 的定义域为),0()0,(,进而)(x f 的间断点只可能为0x .21arctan)(limlim 0xx f xx,21arctan)(limlimxx f xx,即)(x f 在0x处的左右极限存在,但不相等,因此0x函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(5) 显然函数)(x f 的定义域为),1()1,0()0,(,进而)(x f 的间断点只可能为0x 和1x.对于0x,0223)(limlimxx f xx,因此0x 是)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于1x ,xx f xx223)(limlim11,因此1x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.因此0x 是)(x f 的第一类间断点中的可去间断点,1x 是第二类间断点中的无穷间断点.(6) 显然函数)(x f 的定义域为),0()0,(,进而)(x f 的间断点只可能为0x .22cos 1cos 1)(2limlimlimxx x x x f xxx,22cos 1cos 1)(20limlimlimx xxxx f xxx,即)(x f 在0x 处的左右极限存在,但不相等,因此0x函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(7) 显然函数)(x f 的定义域为),1()1,(,进而)(x f 的间断点只可能为1x .xx x f xx12)(lim lim 11,因此1x 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.1.5 连续函数的运算与初等函数的连续性1 (1) 当1x 时,02limnnx,则有x x x x x f nn n2211)(lim ;当1x 时,nnx2lim,并且11122lim nn nxx ,则有x x xx x f nn n2211)(lim ;当1x 时,012nx,则有011)(22lim xxx x f nn n.因此111,,0,)(xx x x x x f .显然函数)(x f 在区间),1(),1,1(),1,(内连续.对于1x,1)(limlim11x x f xx,1)()(lim lim11x x f xx,即)(x f 在1x 处的左右极限存在,但不相等,因此1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.对于1x,1)()(limlim11x x f xx,1)(limlim11xx f xx,即)(x f 在1x 处的左右极限存在,但不相等,因此1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,1(),1,(,1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(2) 显然1x时,函数)(x f 无定义;当1x 时,0limnn x,则有01)(lim nnnxxx f ;当1x 时,nnxlim,则有11)(lim nnnx xx f ;当1x 时,1nx ,则有211)(lim nnnxxx f .因此111,0,21,1)(xx x x f .显然函数)(x f 在区间),1(),1,1(),1,(内连续.对于1x ,00)(lim lim11xxx f ,11)(lim lim11xxx f ,即)(x f 在1x 处的左右极限存在,但不相等,因此1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.对于1x,11)(limlim11xxx f ,00)(limlim11xxx f ,即)(x f 在1x 处的左右极限存在,但不相等,因此1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,1(),1,(,1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(3) 当10x 时,0limnnx,则有111)(lim nnxx f ;当1x 时,nnxlim,则有011)(lim nnxx f ;当1x时,1nx,则有2111)(lim nnxx f .因此1011,1,21,0)(xx x x f .显然函数)(x f 在区间),1(),1,0(内连续.对于0x ,)0(11)(limlimf x f xx,因此)(x f 在0x 处右连续.对于1x ,00)(lim lim11x xx f ,11)(lim lim11xx x f ,即)(x f 在1x 处的左右极限存在,但不相等,因此1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,0[,1x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(4) 当0x 时,xnxnnnlim lim ,0,则有1)(limxxx x n nnn n x f ;当0x 时,0,lim lim xnxnnn,则有1)(limxxx x nnnn n x f ;当0x 时,1xn,则有0)(limxxx x nnnn n x f .因此000,1,0,1)(xx x x f .显然函数)(x f 在区间),0(),0,(内连续.对于0x ,11)(lim limxxx f ,1)1()(lim limxxx f ,即)(x f 在0x 处的左右极限存在,但不相等,因此0x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),0(),0,(,0x 函数)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.(5)显然1x 时,函数)(x f 无定义.又xexnxn x f xxnnnxn1111111)(limlim,因此xe xf x1)(,并且定义域为),1()1,(.显然函数)(x f 在区间),1(),1,(内连续.对于1x,xex f xxx1)(lim lim11,因此1x 函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.综上,函数)(x f 的连续区间是),1(),1,(,1x函数)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.2 (1) 因为函数)(x f 在区间),0(),0,(内是初等函数,因此函数)(x f 在,连续,只需在分段点0x处连续,即)0()()(limlim 00f x f x f xx.又在0x 处,b f )0(,b b ax x f xx)()(limlim,1)(lim limxxxex f ,因此1b.由于2)1(f ,即2b a,因此1a .综上当1,1ba 时,函数)(x f 在,上连续.(2) 因为函数)(x f 在区间),1(),1,1(),1,(内是初等函数,因此函数)(x f 在,连续,只需在分段点1x处连续,即)1()()(limlim11f x f x f xx,)1()()(limlim11f x f x f xx.在1x 处,1)1(f ,b a bx axx f xx)()(211limlim ,11)(limlim11xx f xx,因此1ba .在1x处,1)1(f ,11)(limlim11xx f xx,b a bx axx f xx)()(211limlim,因此1b a .于是有11b a b a ,解得1,0b a .综上当1,0b a 时,函数)(x f 在,上连续.3 )(x f 在1x 处连续,则)1()(lim1f x f x,即4313)(lim1xx b xb a x.由于0313lim1xx x,则有0)(lim1bxb ax,即02ba ,进而b a 2.从而313313)(limlim11xx b bx xxb x b a x x313313313)1(lim1x x x x x x x b x)1(2313)1(lim1x x x x b x b xxb x22313lim1.因此42b ,即2b,于是4a .综上当2,4ba 时,)(x f 在1x处连续.1.6 闭区间上连续函数的性质1若)0()(f a f ,则0或a .因此下面假设)0()(f a f .令)()()(a x f x f x F .显然)(x F 在],0[a 上连续,并且)2()()(),()0()0(a f a f a F a f f F .由于)2()0(a f f ,所以有0)]0()()][()0([)()0(f a f a f f a F F ,从而根据根的存在定理知,),0(a ,使得0)(F ,即)()(a f f .综上存在一点],0[a ,使得)()(a f f .2由于b x f a )(,则b b f a f a )(),(.令x x f x F )()(.显然)(x F 在],[b a 上连续,并且0)()(aa f a F ,0)()(bb f b F ,从而根据根的存在定理知,],[),(b a b a ,使得0)(F ,即)(f .3令bx b xa ax B x f A x F ,),(,)(.显然)(x F 在],[b a 上连续,并且A a F )(,B b F )(.又0AB ,因此0)()(b F a F 从而根据根的存在定理知,),(b a ,使得0)(F ,即0)(f .4方程可以变为),,(0))(())(())((321213312321x x x a x x a x xa .令))(())(())(()(213312321xxa xxa xxa x F .显然)(x F 在],[],,[3221上连续,并且))(()(322111a F ,))(()(321222a F ,))(()(131333a F .由于321,0,,321a a a ,所以0)(1F ,0)(2F ,0)(3F .进而根据根的存在定理知,),(211,),(322,使得0)(1F ,0)(2F ,即),(211,),(322,使得0313212111a a a ,0323222121a a a .5 (反证法)假设存在),(,使得0)(f .若 (或),则函数)(x f 在],[ (或],[)内连续,并且0)(f ,0)(f ,即0)()(f f .因此存在),( (或),(),即),(,使得0)(f .这与x和x是0)(x f 相邻的两个根相矛盾.故),(x都有0)(x f .6若1)sin(b a,则显然方程b x a x sin 有一个根是b a x .下面假设1)sin(b a .令b x a xx f sin )(.显然)(x f 在],0[b a上连续,并且0)0(bf ,0)]sin(1[)sin()(b a a b b a a b a b a f (因为0,0b a),进而0)()0(b a f f .因此存在),0(b a,使得0)(f ,即b x a xsin 在区间),0(b a上至少有一个根.综上方程b x a x sin 至少有一正根,并且它不超过b a .7 令)}(,),(),(min{21n x f x f x f m,)}(,),(),(m ax {21n x f x f x f M,则n x x x ,,,21中至少有一个i x 使得m x f i )(,至少有一个j x 使得M x f j )(,显然有M x f nx f x f mj nk k i )()()(1.若这个不等式中有一等号成立,则对应的i x 或j x 即为所求的点.若不等式都是严格不等式时,又)(x f 在],[j i x x 或],[i j x x 上连续,由介值定理知,至少存在一点介于i x 与j x 之间,使得nx f x f x f f n )()()()(21.综上存在],[b a ,使得nx f x f x f f n )()()()(21.习题 110,要使nn n n 11)1(1,只要1n,于是取正整数1N,当N n 时,1)1(1n nn ,因此1)1(1limnn n n.2由于当0x时,x ex~1,所以x ex3~13.进而331limlim30xx xexxx.3因为nnnn333213,则有nnnn33)321(31,并且nn33lim3,因此3)321(1limnnnn.4 令x t arcsin ,则t x sin ,并且00tx .因此1sin arcsin limlimtt xx tx.53sin 2tan 2limxxxxxxxxx x xxsin 2tan 2sin 2tan 2sin 2tan 23limxxxx xxsin 2tan 2sin tan 3limxx xx x xsin 2tan 2)cos 1(tan 3limxxxxx xsin 2tan 22132limxxxsin 2tan 221lim 082241.6任取),(0b a x ,对0,存在0k ,当00x x时,kx xk x f x f 00)()(.因此)()(0limx f x f x x,即)(x f 在0x x处连续.由0x 的任意性知,)(x f 在),(b a 上连续.当ax 0时,ka x k a f x f )()(.因此)()(lima f x f ax,即)(x f 在a x 处右连续.当0bx 时,kb x k b f x f )()(.因此)()(limb f x f bx,即)(x f 在b x处左连续.综上)(x f 在],[b a 上连续,又由于0)()(b f a f ,所以根据根的存在定理知,存在),(b a 使得0)(f .7 函数)(x f 的定义域为),2()2,1()12,12(0,k Z k k k.显然)(x f 的间断点只可能是)0,(12kZ k k x ,0x和2x.由于)(x f 在区间)0,)(12,12(k Z k k k ,)0,1(,)2,0(,),2(内是初等函数,因此)(x f 在这些区间上连续.对于2x,4222limxx,则有42sin )(222lim limxx f xx不存在,但是在1到1之间来回振荡,因此2x 是)(x f 的第二类间断点中的振荡间断点.对于0x ,21sin42sin)(2limlimxx f xx,02cos)1()(limlimxx x x f xx,即左右极限存在但不相等, 因此0x 是)(x f 的第一类间断点中的跳跃间断点.对于1x ,)1(2cos )1(2cos)1()(limlimlim111t t t xx x x f tx t xx2)1(22)1(2sin)1(limlimlimt tt t tt t ttt,因此1x 是)(x f 的第一类间断点中的可去间断点.对于)1,(12kZ kkx,xx x x f k xk x2cos)1()(limlim1212,因此12k x )1,(k Z k 是)(x f 的第二类间断点中的无穷间断点.综上所述,函数)(x f 在区间)0,)(12,12(kZ kkk ,)0,1(,)2,0(,),2(内连续;0x 是第一类间断点中的跳跃间断点;1x是第一类间断点中的可去间断点;2x 是第二类间断点中的振荡间断点;)1,(12kZ kkx是第二类间断点中的无穷间断点.8先证命题:若)(x F 在],[b a 上连续,则)(x F 在],[b a 上也连续.由于)(x F 在],[b a 上连续,则任取],[0b a x ,)()(0limx F x F x x(a x 0时取右极限,b x 0时取左极限).若)0(0)(0x F ,则根据极限的局部保号性知,在0x 的某个邻域内)0(0)(x F ,进而)()()()(00lim limx F x F x F x F x xx x()()()()(00limlimx F x F x F x F x xx x),注意a x 0时取右极限,b x 0时取左极限.因此)(x F 在],[b a 上也连续.由于)(),(x g x f 在],[b a 上连续,则)()(x g x f 在],[b a 上连续,进而)()(x g x f 在],[b a 上连续.又2)()()()()}(),(max {x g x f x g x f x g x f ,因此)}(),(max{x g x f 在],[b a 上连续.9由于n 为非零有理数,则可令qp n,其中q p,为非零整数,并且0p .进而nx与方程0qp x同解.(存在性)令px x f )(.则)(x f 在),0[内连续,并且当x时,)(x f .因此存在),0(a使得)(a f .显然)(x f 在],0[a 上连续,并且)()0(0a f f ,根据介值定理知,存在),0(a ,使得)(f ,即是方程px的一个正根.(唯一性)假设21,是方程px的两个正根. 进而有pp 21,即))((12221221112121p p p p pp ,由于0,21,则01222122111p p p p .因此21,即方程px只有一个正根.10狄利克雷(Dirichlet)函数是无理数是有理数,,x x x D 01)(.显然狄利克雷函数在),(上每一点都有定义, 但是在每一点都不连续.第二章一元函数的导数和微分2.1 导数的概念1 分析 (1) AA x f x f Ax f )(')(')('00_0;(2) 2 函数在0x x处可导,则函数在0x x处必连续;(3) 0 4ln )(x f 是常值函数,因此0)('x f ;(4) 0 驻点:函数的导数值为0的点.2 (1)xx f x x f xx f x x f xx2)()2(2)()2(0000limlim)('22)()2(20000limx f xx f x x f x.(2)xx f x x f xx f x x f xx)()()()(000000limlim)(')()(000limx f xx f x x f x.(3)hx f h x f x f h x f hh x f h x f h h)()()()(212)()(00000000lim limhx f h x f hx f h x f h )()()()(2100000lim)(')()()()(2100000limlimx f hx f h x f hx f h x f hh.(4)000)()()()(limlimx x x f x f x xx f x f x xx x)(')()(000limx f x x x f x f x x.3 (1)22)12(]1)(2['limlimlimxx xx x xxy y xxx;(2)xx x xxxx x xy y xxx2sin2sin 2cos )cos('limlimlimx xx x xxsin 22sin2sin lim;(3)xx x x xx x xy y xx)()]()[('22limlim12)12()()12(limlim2x x x x x xx xx;(4)1)1()](1['limlimlimx x xx x x x y y xxx.4因为0)0(f ,01sin)(limlimxx x f xx,即)0()(limf x f x,因此)(x f 在0x 处连续.因为xxxx xf x f xxx1sin1sin)0()(limlimlim不存在,因此)(x f 在0x 处不可导.5 (1) 因为x y cos ',故曲线在点)0,0(处的切线斜率为10cos 'x y k,进而曲线x ysin 在点)0,0(处的切线方程是x y ,法线方程是x y.(2) 因为x y sin ',故曲线在点)1,0(处的切线斜率为00sin 'x y k,进而曲线x y cos 在点)1,0(处的切线方程是1y,法线方程是0x.(3) 因为xy 1',故曲线在点)0,1(处的切线斜率为1'1x y k ,进而曲线x y ln 在点)0,1(处的切线方程是1x y,法线方程是1xy.6因为速度是t t tt S t V 22)'211()(')(2,加速度是)(')(t V t a 2)'22(t ,因此速度2)2(,6)2(a V ,即2t 秒时,运动物体的速度是s m/6,加速度是2/2s m .2.2 求导公式和求导法则1 (1)1620'3xx y .(2)'221'21211xx mxx my 32232121111xxxm mxxmxm.(3)xx y 55ln 5'4.(4)01111'22xxy .(5)52)2()3()'3)(2()3()'2('x x x x x x xy .(6)xxxx xxx x x xxxy 1ln 21)1(ln 2)')(ln 1(ln )'1('2222.(7)xxxxxxe e e e e y 3)13(ln )3ln()3(]')3[()'3('.(8))'(sin sin )'()'(cos '22x x x x x y x x x x x x x x xcos sin )12(cos sin 2sin 22.(9)x xx xy 22csc sec tan '.(10))'(ln sin ln )'(sin ln sin ''x x x x x x x x x y x x x x x x xx x xx x x x sin ln cos ln sin sin ln cos ln sin .(11)222ln 1ln 1'ln )'(ln 'xx xx x xxx x x x y .(12)2cos 1)'cos 1(sin )cos 1()'(sin 'xx x x x y xxx xxx x x cos 11cos 1cos 1cos 1sin sin )cos 1(cos 22.另解2sec21'2tan'cos 1sin '2x x xx y .(13)22''sin cos sin cos sin sin sin 'xxxx xxx x xx xx y .(14)422)')(ln ()'ln ('xx x x x x xy 342ln 21)ln (211xxx xx x x xx.(15)2)ln 1()'ln 1)(ln 1()ln 1()'ln 1('x x x x x y 22)ln 1(2)ln 1(ln 1ln 1x x x xxx x.另解222)ln 1(2)ln 1(12)ln 1()'ln 1(2'1ln 12'x x x x x x xy .(16)2222)1()'1(ln )1()'ln ('x x x x x x x y 22222222)1(ln )1(1)1(ln 2)1)(1(ln x xx xx xx x x .2 (1) 2222222)'(1'xax x axay .(2))53cos(3)'53()53cos('x x x y .(3))1sin(2)1()1sin('222xx xxy .(4)xx x xy ln 1)'(ln ln 1'.(5)xxe x ey 333)'3('.(6)222)'('2x x xex e y .(7)22'24121212211'xx x x y .(8)422212)'(11'xx x xy .(9)222'21111111111'xxxxx y .(10)222'211)1(21111111111'xx xx xx xx y .(11)x e x e x e x e y xx xx 3sin 33cos 3cos 3cos '''.(12)'2'21sin1sin'xxxxy xxx xxxxx 1cos1sin21cos11sin 222.(13))'(arccos 1arccos 1'2'2x xxx y 11arccos 111arccos 12222xx x xxxxx .(14)''11112111111111'xx xx xx xx x x y 1112112122xxxx .另解11111121)1ln()1ln(21'2'xxxx x y .(15))'(sin )sin 2(22ln )'(sin 22ln '22sin2sin x x x y xxx xx xx2sin 22ln cos )sin 2(22ln 22sin sin .(16)x xx x xx xy 4csc 42cos 2sin 2)]2(sec 2[2tan 1)'2(tan 2tan 1'2.(17)x x x x x y 6sin 3)3cos 3()3sin(2)'3(sin 3sin 2'.(18))'12(sin sin '21212'12122222x xeeeey x x x x x x x x。
初升高衔接教材高一预科班数学《第十八讲 对数及其运算性质同步提升训练》

第18讲 对数及其应用课时达标1.把下列指数式写成对数式(1) 32=8 (2)52=32(3)12-=21(4)312731=-2.把下列对数式写成指数式(1)3log 9=2 (2)5log 125=3(3)2log 41=-2 4)3log 811=-43.求下列各式的值(1) 5log 25 (2)2log 161(3)lg 100 (4)lg 0.01(5)lg 10000 (6)lg 0.00014.求下列各式的值(1) 15log 15 (2)4.0log 1(3)9log 81 (4)5.2log 625(5)7log 343 (6)3log 2435.如果b a =2,那么A . b a =2logB .a b =2logC .2log =b a D .b a =2log6.如果()N a a =--3log 1,那么a 的取值范围是A .3<aB .31<<aC .1>a 且2≠aD .(1,2)∪(2,3)思维升华7.使0lg >x 成立的充要条件是A .0>xB .1>xC .10>xD .101<<x 8.若log [log (log )]4320x =,则x-12等于( ) A.142 B. 122 C. 8D. 4 9.化指数式为对数式:⇔=2713x ;⇔=-51521 . 10.求值:=91log 27 ;=16log 2 ;=001.0lg. 11.求值:=++++3log 15.222ln 1001lg 25.6log e. 12.已知:m a =2log ,n a =3log ,那么=+n m a 2.13. 化下列指数式为对数式:(1)1024210=,(2)001.0103=-,(3)00243.03.05=,(4)10=e .14.化下列对数式为指数式:(1)225.6log 4.0-=,(2)3010.02lg =,(3)0959.210log 3=,(4)π=14.23ln .15. 已知x=log 23,求23x -2-3x2x -2-x 的值.16.计算: ⑴27log 9,⑵81log 43, ⑶()()32log 32-+,⑷625log 345创新探究17. (原创)证明对数的换底公式:a N N c c a log log log =10(≠>c c 且,10≠>a a 且,)0>N 。
(整理)高一数学-苏州市单招预科班-2015学年高一上学期期末联考数学试题

2014-2015学年第一学期苏州市单招预科班期末联合考试试卷一年级 数学本试卷分第Ⅰ卷(客观题)和第Ⅱ卷(主观题)两部分.第Ⅰ卷1至2页,第Ⅱ卷2至6页.两卷满分150分.考试时间120分钟.第Ⅰ卷(共40分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分,每小题列出的四个选项中,只有一项是符合要求的,请将符合要求的答案涂在答题卷上)1.若集合{20},{30}M x x N x x =-<=-≤,则N M 为 A .]3,2()1,( --∞ B .]3,(-∞ C .]3,2( D .]3,1( 2.在ABC ∆中,“21sin =A ”是“︒=30A ”的 A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件 3.下列函数中,既是偶函数又在),0(+∞内单调递增的是 A .3x y =B .1+=x yC .12+-=x y D .xy -=24. 已知135sin =α,α是第二象限的角,则=-)cos(απ A .1312 B . 135 C . 135- D . 1312-5. 已知⎪⎩⎪⎨⎧+=x x x x f 22)(2 2211≥<<--≤x x x ,若3)(=x f ,则x 的值为A.1或3B. 3±C. 3D. 1或3±或236.将函数)42sin(π+=x y 图象上的所有点向左平移4π个单位,得到的图象的函数解析式是 A .)432sin(π+=x y B .)22sin(π+=x y C .)42sin(π-=x y D .x y 2sin =7.ABC ∆中,已知︒===60,2,32A b a ,则B = ( ) A .︒60 B .︒30 C .︒60或︒120 D .︒120 8.若x 满足不等式112≤-x ,则函数xy )21(=的值域为 A . )21,0[ B .]21,(-∞ C .]1,0( D .]1,21[9.函数2()2(1)1f x x a x =--+在区间),5[+∞上是增函数,则实数a 的取值范围是 A .),6[+∞ B . ),6(+∞ C .]6,(-∞ D .)6,(-∞10.设)c o s ()s i n ()(βπαπ+++=x b x a x f ,其中βα,,,b a 均为非零实数,若1)2012(-=f ,则)2013(f 等于A .1-B .1C .0D .2第Ⅱ卷(共110分)二、填空题(本大题共5小题,每小题4分,共20分,请将答案填写在题中横线上) 11.函数y =的定义域为 .12.若sin 2cos 0αα+=,则2sin sin cos ααα-= .13.已知)(x f 是以2为周期的奇函数,在区间[]1,0上的解析式为()x x f 2=,则()________5.11=f .14.)(x f 是R 上的偶函数,当0≥x 时,12)(+=xx f ,若5)(=m f ,则m 的值为 . 15.某项工程的流程图如图(单位:天):根据图,可以看出完成这项工程的最短工期是___ 天..三、 解答题 (本大题共8小题, 共90分, 解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)16. (本题满分8分)计算:34cos )49()15(4log 212π+--+.17. (本题满分10分)设c b a ,,分别是ABC ∆的三个内角A 、B 、C 所对的边,S 是ABC ∆的面积,已知4,5,a b S ===(1)求角C ; (2)求c 边的长度.18. (本题满分12分)已知函数)1,0()(≠>+=b b b a x f x的图象过点)4,1(和点)16,2(. (1)求)(x f 的表达式; (2)解不等式23)21()(x x f ->;(3)当]4,3(-∈x 时,求函数6)(log )(22-+=x x f x g 的值域.19. (本题满分12分)设)(x f 是定义在),0(+∞上的增函数,当),0(,+∞∈b a 时,均有)()()(b f a f b a f +=⋅,已知1)2(=f .求:(1))1(f 和)4(f 的值;(2)不等式2()2(4)f x f <的解集 .20. (本题满分12分)已知函数1)6sin(cos 4)(-+=πx x x f ,求(1)求)(x f 的最小正周期;(2)求)(x f 在区间]4,6[ππ-上的最大值和最小值. 21.(本题满分8分)(1)求完成这项工程的最短工期; (2)画出该工程的网络图.22. (本题满分14分)已知函数b b x a x x f 2)1()(22--++=,且)2()1(x f x f -=-,又知x x f ≥)(恒成立. 求:(1) )(x f y =的解析式;(2)若函数[]1)(log )(2--=x x f x g ,求函数g(x)的单调区间.23. (本题满分14分)提高过江大桥的车辆通行能力可改善整个城市的交通状况.在一般情况下,大桥上的车流速度v (单位:千米/小时)是车流密度x (单位:辆/千米)的函数.当桥上的车流密度达到200辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为0;当车流密度不超过20辆/千米时,车流速度为60千米/小时.研究表明:当20020≤≤x 时,车流速度v 是车流密度x 的一次函数.(1)当2000≤≤x 时,求函数)(x v 的表达式;(2)当车流密度x 为多大时,车流量(单位时间内通过桥上某观测点的车辆数,单位:辆/小时))()(x v x x f ⋅=可以达到最大?求出最大值.(精确到1辆/小时)2014-2015学年第一学期苏州市单招预科班期末联合考试试卷一年级 数学试卷答案11.]1,0( 12.5613.1- 14.2± 15.7 三、解答题:16.(8分) 解:原式=)3cos()23(121ππ++-+ …………4分=3cos 233π--=21233-- …………2分=1 …………2分17.(10分) 解:(1)由题知5,4,35===b a SC ab S sin 21=…………1分 C sin 542135⨯⨯=∴23sin =∴C …………1分 又 C 是ABC ∆的内角3π=∴C 或32π=C …………2分(2)当3π=C 时,3cos 2222πab b a c -+=215422516⨯⨯⨯-+= 21=21=∴c …………3分当32π=C 时, 22222cos3c a b ab π=+- 215422516⨯⨯⨯++=61= 61=∴c …………3分18. (12分)(1)由题知⎩⎨⎧+=+=2164ba ba …………2分 ⎩⎨⎧==∴40b a 或⎩⎨⎧-==37b a (舍去)x x f 4)(=∴ …………2分(2)23)21(4x x->32222->∴x x322->∴x x …………1分0322<--∴x x31<<-∴x∴不等式的解集为)3,1(- …………2分(3)64log )(22-+=x x g x62log 222-+=x x622-+=x x7)1(2-+=x …………2分1(3,4]-∈-7)(min -=∴x g …………1分当4=x 时,max ()18g x = …………1分 ∴值域为]18,7[- …………1分 19.(12分) 解:(1))()()(b f a f b a f +=⋅令1==b a)1()1()11(f f f +=⋅0)1(=∴f …………2分令2==b a2)2()2()4(=+=f f f2)4(=∴f …………2分(2) 2()2(4)f x f <)4()4()(2f f x f +<∴ …………1分 )16()(2f x f <∴ …………1分)(x f 是定义在),0(+∞上是增函数⎪⎩⎪⎨⎧><∴01622x x …………2分 ⎩⎨⎧≠<<-∴044x x …………2分 不等式解集为)4,0()0,4( - …………2分20.(12分) 解:(1)1)6sin(cos 4)(-+=πx x x f1)cos 21sin 23(cos 4-+=x x x …………1分1cos 2cos sin 322-+=x x x …………2分x x 2cos 2sin 3+= …………1分)62sin(2π+=x …………1分)(x f ∴的最小正周期π=T …………1分(2) 46ππ≤≤-x 223ππ≤≤-∴x32626πππ≤+≤-∴x …………2分 ∴当662ππ-=+x 时,1)(min -=x f …………2分当262ππ=+x 时,2)(=miax x f …………2分21.( 8分)(1)93132=+++,所以完成这项工程的最短工期为9天. …………3分 (2)…………5分22. (14分) 解(1)由)2()1(x f x f -=-知对称轴为21=x …………1分 2121=+-∴a 2-=∴a , 22()2.f x x x b b ∴=--- …………1分又 x x f ≥)(恒成立,即x b b x x ≥---222恒成立 即02222≥---b b x x 恒成立0)2(4)2(22≤----=∆∴b b …………1分0122≤++∴b bD 10)1(2≤+∴b1-=∴b …………2分∴1)(2+-=x x x f …………1分(2))2(log ]11[log )(2222x x x x x x g -=--+-= …………1分令x x u 22-=,则2()log g u u =由022>-=x x u 得2>∴x 或0<x …………2分当)0,(-∞∈x 时,x x u 22-=是减函数当),2(+∞∈x 时,x x u 22-=是增函数 …………2分又2()log g u u =在其定义域上是增函数 …………1分)(x g ∴的增区间为),2(+∞)(x g 的减区间为)0,(-∞ …………2分23. (14分) (1)解:因为当20020≤≤x 时,车流速度是车流密度x 的一次函数,故设b kx v += 则⎩⎨⎧+=+=b k b k 20602000 …………2分 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=∴320031b k 320031+-=∴x v …………2分 故⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-<≤=20020,320031200,60)(x x x x v …………2分 (2)由(1)得⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-<≤=20020,)200(31200,60)(x x x x x x f …………2分 当200<≤x 时,)(x f 为增函数,1200)(<x f …………2分当20020≤≤x 时,310000)100(31)200(31)(2+--=-=x x x x f …………2分 当100=x 时,最大值3333=即当车流密度为100辆/千米时,车流量可以达到最大,最大约为3333辆/小时 ……2分。
2013-2014学年度第一学期预科班期末数学试卷
2013-2014学年度第一学期预科班期末数学试卷姓名_________________学号_____ 班级_____ 成绩_________一.填空题;(每题5分,共70分){}04,,A x x x N =<<∈1.已知用列举法表示___________{}{}23,1,______A x x B x x A B =-≤≤=<-=2.已知集合那么集合y x=3.函数_______ ()23,()5,(1))__________f x x g x x f g =+=-=4.设函数函数则(2(),(1)0,(2)0,(1)_______f x x ax b f f f =++==-=5.已知满足则[]2()23,0,2f x x x x =-+∈6.函数的值域是_______(2)23,()____f x x f x +=+7.设函数则的表达式是 2()2(1)1f x x m x =-+-8.函数是偶函数,则m=_____3,9(),(5)_______(4),9x x f x f f x x -≥⎧=⎨+<⎩9.已知则的值为 {}()1,,,,A x x B a A B a =>=+∞⊆10.已知集合且则实数的取值范围是________ [](2)0,1()f x f x -11.已知函数的定义域为,则的定义域为_______ []-5,5()()y f x y f x ==12.如图是定义在闭区间上的函数根据图象,的单调减区间为________[]-3,3()(21)(2)f x f x f -<13.已知定义在上的函数是增函数,求不等式的解集为________ 2,0()0,0,2,0x f x xx >⎧⎪==⎨⎪-<⎩14.已知函数下列叙述 (1)()(2)()(3)(1)()40(4)(1)011fx y x f x x f x x x f x x =+-<-<<+<-<<是奇函数;是奇函数;的解为的解为;其中正确的是________.(请填写序号)二.解答题;(15,16,17各14分,18,19,20各16分,共90分) 15.()22;(1)()(2)()f x x xf x f x =++-已知函数判断函数的奇偶性,并说明理由;求函数的值域.{}{}216.230,10.(1)1,;(2),A x x x B x mx m A B A B A m =--==+===已知集合若求若求实数的值.{}()0,.(1);(2)1,;(3).f x A B x x a a RAa A BA B==-<∈=17.已知:函数,集合求:集合若求:求414()xf x xxx∞①②118.有一根细铁丝围成一个面积为的矩形,()试将所用铁丝的长度y表示为矩形的某条边长为的函数;(2)求证:函数=+在(0,2]上是减函数,在[2,+)上是增函数;题()中矩形的边长多大时,细铁丝的长度最短?219.()-+0()23(1)()(2)()(3)()f x x f x x x f x f x f x ∞∞≥=--已知在区间(,)上是偶函数,当时,用分段函数的形式写出函数的表达式;作出函数的简图;指出函数的单调区间.[][]20.()()();0,20,2f x x f x x x f x x x x x -∈∈①②二次函数的图象顶点为A(1,16),且图象在轴上截得线段长为8.(1)求函数的解析式;(2)令g()=(2-2a)若函数g()在上是单调增函数,求实数a 的取值范围;求函数g()在的最小值.。
预科班数学试题
预科班第一次单元过关数学考试试题一.请仔细地选一选(以下每道题只有一个正确的选项,请把正确选项的代号填入答题栏内,每小题3分,共36分)题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 总分 1、-5的相反数是( ) A 、-5 B 、15 C 、5 D 、15- 2、图1是小明用八块小正方体搭的积木,该几何体的从上面看到的图形是( )3、已知(2)2-x +1+y =0,则x+y 的值是( ) A 、3 B 、-1 C 、-3 D 、14、如图2,OA ⊥OB ,∠BOC =40°,OD 平分∠AOC , 则∠BOD 的度数是( )度。
A 、40B 、 65C 、25D 、305. 某商店把一件商品按标价的九折出售,仍可获利20%,若该商品的标价为每件28元,则该商品的进价为( )A.21元B.19.8元C.22.4元D.25.2元6、下列合并同类项的结果正确的是 ( )A 、a +3a=3a 2B 、 3a -a=2C 、3a +b=3abD 、 a 2-3a 2=-2a 27、下列各数|-2|,-(-2)2,-(-2),(-2)3中,负数的个数有( ) A .1 B . 2 C.3 D.48. 如图3,若m ∥n ,∠1=105 o,则∠2= ()A 、55 oB 、60 oC 、65 oD 、75o9.下列各式可以用平方差公式计算的是( )A 、(m+n)-(m -n)B 、(2x+3)(3x -2)C .(-4x -3)(4x -3)D 、(a 2-2bc 2)( a 2+2b 2c)10、已知代数式x +2y +1的值是3,则代数式2x +4y +1的值是( ) A .4 B .5 C .7 D .不能确定11.如图4,AB ∥EF ∥DC ,EG ∥DB ,则图中与∠EGA 相等的角共有( ) A 、6个 B 、5个 C 、4个 D 、2个12、规定一种新的运算“*”:对于任意实数x、y,满足x*y=x-y+x·y.如3*2=3-2+3×2=7,则2*1=( ) A 、4 B 、3 C 、2 D 、1二、你能填得又快又准吗?(本大题共6小题,每题4分,共24分)13、小林同学在一个正方体盒子的每个面都写有一个字,分别是:我、喜、 欢、数、学、课,其平面展开图如图所示.那么在该正方体盒子中,和“我”相对的面所写的字是“ ”14、如果2(3)x +的值与3(1)x -的值互为相反数,那么x 等于_____.15、如右上图,C 是线段AB 上任意一点,M ,N 分别是AC ,BC 的中点,如果 AB =12cm ,那么 MN 的长为_____cm .16、计算:①=⋅⋅a a a35,② ()=÷635a a ,17、如图(3)是一把剪刀,其中︒=∠401,则=∠2 ,其理由是 。
预科班数学小卷子20
预科班数学小卷子(19)命题:王正明 审核:郑先明 2016.11.19一. 选择题1. 已知x =2,y=-3是二元一次方程5x +my +2=0的解,则m 的值为( )A. 4B. -4C. 38D. -38 2. 如果a >b ,那么下列结论一定正确的是( ) A.a ―3<b —3 B. 3―a <3—b C.a c 2>bc 2 D. a 2>b 23. 下列调查中,适合采用全面调查(普查)方式的是( )A .对漓江水质情况的调查.B .对端午节期间市场上粽子质量情况的调查.C. 对某班50名同学体重情况的调查. D .对某类烟花爆竹燃放安全情况的调查.4.下列四个命题是真命题的是( )A.同位角相等;B.如果两个角的和是180度,那么这两个角是邻补角;C.在同一平面内,平行于同一条直线的两条直线互相平行;D.在同一平面内,垂直于同一条直线的两条直线互相垂直。
二、填空题5.点P (3a + 6,3-a )在第四象限内,则a 的取值范围为___________.6.一个样本有100个数据,最大的351,最小的是75,组距为25,可分为___ ____组.7. 下图是在正方形网格中按规律填成的阴影,根据此规律,则第n 个图中阴影部分小正方形的个数是.三、解答题8. 解方程组和解不等式组(1)解方程组:{82523=-=+y x y x9. 如图,这是某市部分简图,为了确定各建筑物的位置:(1)请你以火车站为原点建立平面直角坐标系.(2)写出市场的坐标为_______;超市的坐标为_____________.(3)请将体育场为A 、宾馆为C 和火车站为B看作三点用线段连起来,得△ABC , 然后将此三角形向下平移4个单位长度,画出平移后的,并求出其面积10.某电脑经销商计划同时购进一批电脑机箱和液晶显示器,若购进电脑机箱10台和液晶显示器8台,共需要资金7000元;若购进电脑机箱2台和液晶显示器5台,共需要资金4120元.每台电脑机箱、液晶显示器的进价各是多少元?111A B C 宾馆第22题图。
2012年全国各地高考数学试题及解答分类汇编大全(17 计数原理、二项式定理)
2012年全国各地高考数学试题及解答分类汇编大全(17计数原理、二项式定理)一、选择题:1. (2012安徽理)2521(2)(1)x x+-的展开式的常数项是( ) ()A 3- ()B 2- ()C 2 (D )3 【解析】选D第一个因式取2x ,第二个因式取21x得:1451(1)5C ⨯-=第一个因式取2,第二个因式取5(1)-得:52(1)2⨯-=- 展开式的常数项是5(2)3+-=2.(2012安徽理)6位同学在毕业聚会活动中进行纪念品的交换,任意两位同学之间最多交换一次,进行交换的两位同学互赠一份纪念品,已知6位同学之间共进行了13次交换,则收到4份纪念品 的同学人数为( )()A 1或3 ()B 1或4 ()C 2或3 (D )2或4 【解析】选D261315132C -=-=①设仅有甲与乙,丙没交换纪念品,则收到4份纪念品的同学人数为2人 ②设仅有甲与乙,丙与丁没交换纪念品,则收到4份纪念品的同学人数为4人3. (2012北京理)从0,2中选一个数字.从1.3.5中选两个数字,组成无重复数字的三位数.其中奇数的个数为( )A. 24B. 18C. 12D. 6【解析】由于题目要求的是奇数,那么对于此三位数可以分成两种情况:奇偶奇;偶奇奇。
如果是第一种奇偶奇的情况,可以从个位开始分析(3种选择),之后十位(2种选择),最后百位(2种选择),共12种;如果是第二种情况偶奇奇,分析同理:个位(3种情况),十位(2种情况),百位(不能是0,一种情况),共6种,因此总共12+6=18种情况。
【答案】B4.(2012广东理)从个位数与十位数之和为奇数的两位数中任选一个,其中个位数为0的概率是( ) A .94 B .31 C .92 D .91解析:(D ).两位数共有90个,其中个位数与十位数之和为奇数的两位数有45个,而其中个位数为0的有5个,是10,30,50,70,90。
所以,所求事件的概率为91455=5.(2012湖北理)设a ∈Z ,且013a ≤<,若201251a +能被13整除,则a =A .0B .1C .11D .12 考点分析:本题考察二项展开式的系数. 难易度:★ 解析:由于51=52-1,152...5252)152(1201120122011120122012020122012+-+-=-C C C ,又由于13|52,所以只需13|1+a ,0≤a<13,所以a=12选D.6.(2012辽宁理) 一排9个座位坐了3个三口之家,若每家人坐在一起,则不同的坐法种数为( ) (A)3×3! (B) 3×(3!)3 (C)(3!)4 (D) 9! 【答案】C【解析】此排列可分两步进行,先把三个家庭分别排列,每个家庭有3!种排法,三个家庭共有33!3!3!(3!)⨯⨯=种排法;再把三个家庭进行全排列有3!种排法。
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(时间:90分钟满分:100分)
一、精卫填海,写一写(28分)
二、法官断案,判一判(对的打“”,错的打“”)(10分)
二、法官断案,判一判(对的打“√”,错的打“×”)(10分)
三、超市购物,选一选。(5分)
四、细心算一算。(共23分)
1.直接写结果。(4分)
2.求出每组数的最大公因数和最小公倍数。(3分)
148
160
根据表中的数据,画出折线统计图,并回答下面的问题。
3.用你喜欢的方法计ຫໍສະໝຸດ 。(8分)4.解方程。(8分)
五、动手做一做(第1题4分,第2题2分)
六、生活中的数学。(共28分)
5.下面是小红7~12岁每年的身高与同龄女学生标准身高的对比统计表:(8分)
年龄
7
8
9
10
11
12
身高
项目
标准身高
123
128
135
140
148
153
小红身高
112
120
129
139