Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Тестовый контроль по математике учебно-методическое пособие

..pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
1.69 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

1 +

= lim

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

8

 

2 x

 

 

 

 

 

 

8

x1

 

 

8(2 x )

 

lim

16 x

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim e x1

= lim ex→∞

x1 = e16 .

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

→∞ x

→∞

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неопределенность ( ∞ − ∞

 

)

 

 

Эту неопределенность сводят к неопределенностям, рассмотренным ранее.

 

 

 

Пример 5. Вычислить lim(

x 1 x ) = (∞ − ∞

).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim(

x 1

x ) = lim

(

 

x 1

 

x )(

x 1 +

x )

=

 

 

 

 

 

 

(

x 1 +

x )

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

→∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

x 1 x

 

= lim

 

1

 

 

= −

1

= 0.

 

 

 

 

 

( x 1 +

 

( x 1 + x )

 

 

 

 

 

x→∞

x ) →∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неопределенность ( 0

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данную неопределенность

сводят

к неопределенности

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 6. Вычислить lim (1 e2 x )ctgx = (0 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. lim(1e2 x )ctg x = lim

1e2 x

=

0

 

= lim 2x = −2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

 

 

 

 

x 0 tg x

0

x

0 x

 

 

 

 

 

 

Примеры второго уровня сложности

 

 

 

 

 

Пример 7. Вычислить

 

(2x + 5)3 (3x 2)

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

4

+ 5

 

 

 

=

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

x

 

 

 

 

 

 

81

Решение. Для раскрытия неопределенности

 

разде-

 

 

 

 

 

 

 

лим числитель и знаменатель на х4, где 4 – старшая степень многочленов.

lim (2x + 5)

3

(3x

2) = lim

(2x + 5)3 (3x 2)

 

 

 

 

 

 

x3

 

x

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

x4 + 5

 

 

 

→∞ x

 

 

 

 

 

 

x4 + 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

= 24.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 8. Вычислить lim

 

x + 5 3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

4

 

x2 16

 

 

 

 

 

Решение. Имеем неопределенность

 

0

 

,

для раскрытия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

неопределенности умножим числитель и знаменатель на выражение, сопряженное числителю, это позволит избавиться от иррациональности в числителе и выделить множители (x – 4).

lim

(

x + 5 3)(

x + 5 + 3)

= lim

 

x + 5 9

 

 

=

 

 

 

 

 

x + 5 + 3)

 

 

x + 5 +

3)

 

 

 

x4 (x 4)(x + 4)(

 

x

4 (x 4)(x + 4)(

 

 

 

 

 

= lim

x 4

 

= lim

1

 

=

 

1

 

=

1

.

 

 

 

 

 

 

8 6

 

x4 (x 4)(x + 4)( x + 5 + 3)

x 4 (x + 4)( x + 5 + 3)

 

48

Возможные ошибки. Умножив числитель дроби на некоторое выражение, забывают умножить и знаменатель дроби на такое же выражение.

82

Пример 9. Вычислить lim 1 cos x .

x0 x2

Решение:

 

1 cos x

 

0

 

2sin2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

=

 

 

= lim

 

 

=

 

,

так как

sin

 

 

 

при

x

2

 

x

2

 

2

 

2

x0

 

 

0

x 0

 

 

 

 

 

2

 

 

x 0.

Пример 10. Вычислить lim x(ln(x +1) ln(x 2)).

x→∞

Решение.

Учитывая свойства логарифмов и второй замечательный предел,

lim x ln

x +1

 

= lim ln

x +1

x

= lim ln

 

x 2 + 3

 

x

=

 

 

 

x→∞

x 2

 

→∞ x

x 2

→∞

x

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

x

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

x2

 

lim

= ln lim 1

+

 

 

 

 

= ln lim 1 +

 

 

 

 

 

 

 

= ln lim ex→∞

 

 

 

x

 

 

 

 

x→∞

 

 

x 2

→∞ x

 

 

2

 

 

 

→∞ x

 

 

= ln e3 = 3.

3 x

x2 =

Возможные ошибки: Неверно используются свойства логарифмов.

Пример 11. Вычислить

lim

ex ex

.

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ex ex

= lim

e2 x 1

= lim

2x

=

1

= 2.

lim

 

 

 

 

2lim

 

 

 

 

 

x0 sin x

x 0 sin x ex

x

0 x ex

x 0 ex

 

83

Примеры третьего уровня сложности

Пример 12. Вычислить lim

sin 3x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→π

 

2(π −

x)

 

 

 

 

 

sin 3x

 

0

 

t = π −

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

=

 

=

 

t

0

при

xπ =

 

2(π −

x)

 

x→π

 

0

 

x = π − t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

sin(3π − 3t)

= lim

sin 3t

= lim

3t

 

=

3

,

 

 

 

 

t

0

 

2t

 

 

t

0

 

2t

 

t 0 2t

2

 

 

так как sin 3t 3t

при t

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возможные ошибки:

При решении примера не обращают внимание на то, что x → π , а не x 0. Требуется замена t = π − x.

Пример 13. Исследовать непрерывность функции:

x 1, если х< 0,

 

2

1, если 0

x1,

y = x

 

 

 

 

 

2, ecли х >1.

 

Решение. Рассмотрим каждую из трех функций на множестве её определения:

y1 = x – 1 – непрерывна для всех x < 0;

y2 = x2 – 1 непрерывна в каждой точке из [0, 1];

y3 = 2 – непрерывна в каждой точке интервала (1, + ∞). Точки, в которых функция может иметь разрыв, это

точки х = 0 и х = 1, где функция меняет своё аналитическое выражение.

Исследуем точку х = 0:

lim

 

y = lim ( x 1) = −1;

x→ −0

0

x 0 0

lim

 

y = lim (x2 1) = −1;

x→ +0

0

x + 0 0

y (0) = −1,

84

т.е. точка х = 0 есть точка непрерывности функции. Исследуем точку х = 1:

lim y = lim (x2 1) = 0;

x→ −1

0

x1 0

lim y =

lim 2 = 2;

x→ +1

0

x+ 1 0

y(1) = 0.

 

Итак, у (х) непрерывна в точке х = 1 слева и терпит конечный разрыв справа, т.е. х = 1 точка разрыва 1-го рода.

Сделаем схематический чертеж:

Тест по разделу «Предел и непрерывность функций одной переменной»

Время прохождения – 60 мин.

Задания 1-го уровня – 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12. Задания 2-го уровня – 2, 6, 9, 10, 14, 15, 16, 17. Задания 3-го уровня – 7, 13, 18, 19, 20.

Оценка «удовлетворительно» ставится за 12–15 правильно решенных заданий.

Оценка «хорошо» – за 16–18 правильно решенных заданий. Оценка «отлично» – за 19–20 заданий.

85

1. Если lim f1 ( x) = A, lim f2 ( x) = B, то lim

 

f1 ( x)

равен…

 

 

 

 

 

 

 

x

a

x a

xa f2 ( x)

 

 

1)

 

A

;

2) A B;

3) A B;

4) а.

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Если lim f1 ( x) = 3,

lim f2 ( x) = 2, то lim (

2 f1 ( x) 4 f

2 ( x))

 

 

 

x

a

xa

xa

 

 

 

 

равен…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

2;

 

2) –2;

3) 0;

4) 1.

 

 

 

 

 

3. Если lim f1 ( x) = 5, lim f2 ( x) =1,

то lim(3 + f1 ( x) f

2 ( x))

 

 

 

x

2

x 2

x2

 

 

 

 

равен…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

2;

 

2) 3;

3) 8;

4) 1.

 

 

 

 

 

4. Функция, предел которой при х

2 равен 0, имеет вид…

1)

 

y = 4 2x 4 ; 2) y = ln ( x 2); 3) y = 2x2 ; 4) y =

1

.

 

e2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Если lim ln ( x 4) = 0 , то…

xa

1) а = 4;

2) а = 3;

3) а = 5;

4) а = –1.

6. Функция, предел которой при х2 равен 0, имеет вид…

1) y =

x2 4

; 2) y =

x2 8

; 3) y =

x2 4

; 4) y =

x3 + 8

.

x + 2

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

x + 2

7. Предел lim

 

5x

равен…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0 sin 7x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 0;

 

2)

 

5

;

3)

7

;

 

4) ∞.

 

7

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

8. Функция, непрерывная на всей числовой прямой, имеет вид…

1

 

 

x + 2

 

 

1

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

1) y = e x

; 2)

y =

 

; 3) y =

 

 

 

; 4) y = −

 

 

.

 

 

 

 

x 2

 

x2

1

 

x2

+1

86

 

 

x3

x

2

 

равен…

 

9. lim

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) ∞;

 

 

2) 0;

3) –3;

4) 1.

 

 

 

 

( x +1)(x2 +1)2

 

 

10. lim

4x5 + x

равен…

 

 

x→∞

 

 

 

1

 

 

1) ∞;

 

 

 

 

2) 1;

 

 

3) 0,25;

4) 0.

11. lim

 

 

x 2

 

 

 

 

равен…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2 x2 5x + 6

 

 

 

1) 0;

 

 

 

 

2) ∞;

3) –1;

4) 1.

12. lim

 

5 + x 2

 

равен…

 

 

 

 

 

 

 

x→−

1

 

x +1

 

 

 

 

 

 

 

1) ∞;

 

 

 

 

2) 1;

 

 

3) 0,25;

4) 0.

13. lim (

3x + 2

3x 1)

равен…

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) ∞;

 

 

 

 

 

2) 0;

 

 

3) 1;

4) 2.

14. lim

2x sin 4x

 

равен…

 

 

 

 

 

 

x

0

 

 

tg2 5x

 

 

 

 

 

 

 

1)

8

;

 

 

 

 

 

2)

 

5

;

3) 0,32;

4) 0.

 

 

 

 

 

 

8

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12x2

x

равен…

 

15. lim

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

x→∞

 

12x

 

+ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 1;

 

 

 

 

 

2) е12;

3) е–3;

4) 0.

16. Функция, непрерывная в точке х = 2, имеет вид…

1)

y = x 2;

2) y =

1

;

 

 

x 2

 

3)

y =

x 2

;

4) y =

sin ( x 2)

.

 

 

 

 

x 2

 

 

( x 2)3

87

17. Функция, имеющая разрыв в точке х = 0, имеет вид…

1)

y =

1

;

2)

y =

 

x +1

;

 

 

 

x +1

 

 

 

 

 

sin 2x

 

y =

x +1

 

 

 

y =

x +1

3)

 

;

4)

 

.

x 1

sin ( x 1)

18. Для функции

1

справедливо следующее утвер-

y = 9

x +2

ждение:

1)Точка x = 2 является точкой разрыва второго рода;

2)Точка x = –2 является точкой разрыва второго рода;

3)Точка x = –2 является точкой разрыва первого рода;

4)Точка x = –2 является точкой непрерывности.

 

 

 

2

+ 5x 1

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. lim

3x

 

равен…

 

2

 

 

 

x→∞

3x

 

+ 2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

1;

 

 

 

2) e;

3) е–3;

4) 0.

 

 

 

 

 

 

 

x + 4, x < −1,

20. Скачок функции

 

2

+ 2,

1 x< 1 , в точке разрыва

y = x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2x, x

равен…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

1;

 

 

 

2) 2;

 

3) 3;

 

4) –1.

Ответы к тесту «Предел и непрерывность функций одной переменной»

Номер задания

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Номер ответа

1

2

3

1

3

1

2

4

1

3

3

3

2

3

1

1

2

2

2

1

88

РАЗДЕЛ «ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЕ ФУНКЦИИ ОДНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ»

Справочные материалы по теме «Производная функции одной переменной»

 

 

1. Производная явной функции

 

Пусть функция

y = f (x)

определена на интервале (a; b).

Разность

x= x

x0

называется приращением

аргумента х

в точке x0

(a;b).

Разность f (x0 )=

f (x0+ ∆ x)

f (x0 ) называ-

ется приращением функции в точке x0 .

 

 

 

Если существует конечный предел

 

 

 

 

 

lim

f (x0 )

= f (x ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то он называется производной функции в точке x0 .

 

Пределы

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

f (x0 )

=

f (x

0),

 

lim

f (x0 )

= f (x + 0)

 

 

 

x→−

0

x

 

0

 

 

x→+ 0

x

0

 

 

 

 

 

носят название соответственно левой и правой производной функции в точке x0 .

 

Если производная определена в каждой точке интервала

(a;b),

то она представляет собой функцию

y′ = f (x).

Произ-

водная обозначается yили f (x), или

dy

.

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

Нахождение производной называется дифференцированием.

 

Геометрически производная f (x0 )

функции

y = f (x)

равна

угловому коэффициенту касательной, проведенной

к графику этой функции в точке x0 .

 

 

89

2.Правила дифференцирования

итаблица производных основных элементарных функций

Пусть C = const,

 

u = u(x),

v = v(x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) (C)′ = 0

 

 

 

2) (u ± v)′ = u′ ± v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) (uv)′ = uv + uv

4) (Cu)′ = Cu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

uv

uv

C

Cv

 

5)

 

 

=

 

 

 

 

6)

 

= −

 

 

 

 

 

v

2

 

 

v

2

 

 

v

 

 

 

 

v

 

 

f (x)

 

f (x)

xn

 

nxn 1

 

 

 

 

 

 

ax

ax ln a

 

 

 

 

 

ln x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

loga x

 

1

 

 

 

 

x ln a

f (x)

 

f (x)

sin x

 

cos x

 

 

 

 

 

 

cos x

 

sin x

 

 

 

 

 

tg x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

ctg x

1

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

f (x)

 

 

 

f (x)

arcsin x

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

arccos x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

arctg x

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

arcctg x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

 

3. Производная сложной функции. Производная обратной функции.

Производная функции, заданной параметрически. Производная функции, заданной неявно

1) Пусть y = f (u), где u = u(x), тогда y = f (u(x)) называ-

ется сложной функцией от x.

Если функция y = f (u) дифференцируема по u, а функция u = u(x) дифференцируема по x, то сложная функция y = f (u(x)) будет также дифференцируема по x, причем yx = fuux.

90