题目
(3)f(x)=(1)/(x)sin(1)/(x)
(3)$f(x)=\frac{1}{x}\sin\frac{1}{x}$
题目解答
答案
考虑函数 $ f(x) = \frac{1}{x} \sin \frac{1}{x} $。当 $ x \to 0 $ 时,$ \frac{1}{x} \to \infty $,且 $ \sin \frac{1}{x} $ 在 $[-1, 1]$ 振荡。
取序列 $ x_k = \frac{1}{2k\pi} $,则 $ f(x_k) = 0 \to 0 $;
取序列 $ x_k' = \frac{1}{2k\pi + \frac{\pi}{2}} $,则 $ f(x_k') = 2k\pi + \frac{\pi}{2} \to \infty $。
由于不同序列下极限不同,原函数当 $ x \to 0 $ 时极限不存在。
答案:$\boxed{\text{不存在}}$
解析
考查要点:本题主要考查函数极限的存在性判断,特别是当自变量趋向于某点时,函数值是否趋于唯一确定的极限值。
解题核心思路:
要证明极限不存在,只需找到两个不同趋近路径的序列,使得对应的函数值的极限不同。关键点在于构造合适的序列,使得函数在这些序列上的极限明显不同。
破题关键:
- 观察函数结构:分母为$x$,分子为$\sin\frac{1}{x}$,当$x \to 0$时,$\frac{1}{x} \to \infty$,导致$\sin\frac{1}{x}$在$[-1,1]$间无限振荡。
- 构造特殊序列:选择使$\sin\frac{1}{x}$取到不同极值的点,从而放大或抵消分母的趋向性。
构造序列分析极限
序列1:$x_k = \frac{1}{2k\pi}$
- 代入函数:
$f(x_k) = \frac{1}{x_k} \sin\frac{1}{x_k} = 2k\pi \cdot \sin(2k\pi) = 2k\pi \cdot 0 = 0$ - 极限结果:
$\lim_{k \to \infty} f(x_k) = \lim_{k \to \infty} 0 = 0$
序列2:$x'_k = \frac{1}{2k\pi + \frac{\pi}{2}}$
- 代入函数:
$f(x'_k) = \frac{1}{x'_k} \sin\frac{1}{x'_k} = \left(2k\pi + \frac{\pi}{2}\right) \cdot \sin\left(2k\pi + \frac{\pi}{2}\right) = \left(2k\pi + \frac{\pi}{2}\right) \cdot 1$ - 极限结果:
$\lim_{k \to \infty} f(x'_k) = \lim_{k \to \infty} \left(2k\pi + \frac{\pi}{2}\right) = +\infty$
结论
由于存在两个不同序列趋近于$0$,但对应的函数值极限分别为$0$和$+\infty$,因此原函数当$x \to 0$时极限不存在。