高中数学极限问题

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小球第二次与地相碰到第三次与地相碰经过的路程为L2,
则L2=2× =10×( )4.
由数学归纳法可知,小球第n次到第n+1次与地面碰撞经过路程为
Ln=10×( )2n.
故从第一次到第n+1次所经过的路程为
Sn+1=h0+L1+L2+…+Ln,则整个过程总路程为
S= Sn+1=5+ 10× =5+10 =20.3(m),小球从开始下落到第一次与地面相碰经过时间t0= =1(s).
小球从第一次与地相碰到第二次与地相碰经过的时间t1=2× =2× ,同理可得
tn=2×( )n,tn+1=t0+t1+t2+…+tn,则t= tn+1=1+ 2× =8(s).
考点4.新考题
例19.(本小题满分12分)
已知数列 、 与函数 、 , 满足条件:

(I)若 ,且 存在,求 的取值范围,并求 (用 表示).
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13.f(x)= 的不连续点为( )
A.x=0 B.x= (k=0,±1,±2,…)
C.x=0和x=2kπ(k=0,±1,±2,…)D.x=0和x= (k=0,±1,±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( )()
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{an}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{an}以a为极限.
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B.x=1 C.x=0 D.x=
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12.f(x)在x=x0处连续是f(x)在x=x0处有定义的_________条件.

所以
解法三:由题设知 ,即
,①
于是有

②-①得 ,得

所以 的等比数列,于是

说明:数列{an}通项公式的求法和结果的表达形式均不唯一,其他过程和结果参照以上评分标准.
(Ⅱ)证明:因为
下面用数学归纳法证明
(1)当 ,得
即 ,结论成立.
(2)假设n=k时结论成立,即 为增函数,得

进而得
这就是说当n=k+1时,结论也成立.
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.
根据(1)和(2)可知,对任意的
例20已知公比为 的无穷等比数列 各项的和为9,无穷等比数列 各项的和为 .
(Ⅰ)求数列 的首项 和公比 ;
(Ⅱ)对给定的 ,设 是首项为 ,公差为 的等差数列.求数列 的前10项之和;
(Ⅲ)设 为数列 的第 项, ,求 ,并求正整数 ,使得 存在且不等于零.
(注:无穷等比数列各项的和即当 时该无穷数列前n项和的极限)
∴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)=0.①
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).
[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,
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.
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),
A.Fra Baidu bibliotekB. 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:
[考查目的]本题考查运用等比数列的前n项和公式,从已知的条件入手列方程组求出等比数列的公比和首项.
[解答过程](Ⅰ)依题意可知,
(Ⅱ)由(Ⅰ)知, ,所以数列 的的首项为 ,公差 , ,即数列 的前10项之和为155.
(Ⅲ) = = = ,
, =
当m=2时, =- ,当m>2时, =0,所以m=2.
(II)若函数 在 上是增函数, ,证明对任意的 , .
[考查目的]本小题主要考查数列的定义,数列的递推公式,等比数列,函数,不等式等基础知识,考查运用数学归纳法解决问题的能力.
[解答过程](Ⅰ)解法一:由题设知 ,可得
由 是等比数列,其首项为 ,于是

解法二:由题设知 ,可得
由 ,公比为 的等比数列.
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);② =0;③ qn=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
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=-1.③
同理,由于 =1,
得A(4a-2a)(4a-C)=1,
即8a2A-2aCA=1.④
由③④得C=3a,A= ,
因而f(x)= (x-2a)(x-4a)(x-3a).
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.
3. f(x)= f(x)=a是f(x)在x0处存在极限的( )
A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件
4.f(x)= 下列结论正确的是( )
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)
【专题训练】
一.选择题
1.下列极限正确的个数是
① =0(α>0);② qn=0;③ =-1 ;④ C=C(C为常数)
A.2B.3会C.4 D.都不正确
2.下列四个命题中正确的是
A.若 an2=A2,则 an=AB.若an>0, an=A,则A>0
C.若 an=A,则 an2=A2D.若 (an-b)=0,则 an= bn
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)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
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×( .
(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.
∴ = (x-2a)(x-4a)
= ·a·(-a)=- .
例11a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)证明{an}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= ,
∴{an}成等比数列.
(2)解:因为an=( )n-1·a1(n∈N*),
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