函数极限的反问题的解法例探

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   【摘要】函数极限的反问题是一类常见题型,可按照正常计算极限的方法逐步推出题目所要求的内容.LHospital法则也是求函数极限的方法之一.本文从归类着手,寻求解决此类问题的有效方法.
  【关键词】函数极限;反问题;解法
  一、函数极限的反问题
  如果已知函数的极限值,而函数表达式中含有待定的常数,要求把待定常数定出来.我们把这类问题叫作极限的反问题.这类问题的解法,主要涉及对极限概念的理解.解这类题目的一般常用方法是:按正常计算极限的方法计算带有极限号的式子,然后根据这个式子等于的数,逐步推出题目所要求的内容.LHospital法则也是求函数极限的有效方法之一.如果函数式可转化为“00”或“∞∞”型,那么可以借助于LHospital法则运算,但是在运算过程中切记要符合LHospital法则的条件.
  二、函数极限的反问题的几类解法
  1极限式呈“00”型
  例1 已知limx→1x2+ax+b1-x=5,试确定a,b的值.
  解法1 函数极限存在且等于5,而极限式的分母的极限为0,应归属于“00”型,所以分子的极限也必须是0,即分子必能分解出(1-x)的因子.设x2+ax+b=(1-x)(m-x),则limx→1x2+ax+b1-x=limx→1(1-x)(m-x)1-x=limx→1(m-x)=m-1=5,所以m=6,因此x2+ax+b=x2-7x+6,故求得a=-7,b=6.
  解法2 极限式的分母的极限为0,应归属于“00”型,必有12+a•1+b=0,借助于LHospital法则,limx→1x2+ax+b1-x=limx→12x+a-1=-(2+a)=5,所以a=-7,b=6.
  2极限式呈“∞∞”型
  例2 已知limx→∞ax2+bx+12x-1=-3,求常数a,b的值.
  解法1 函数极限为-3,而极限式的分子、分母的极限都不存在,应归属于“∞∞”型,我们知道,当a≠0,b≠0时,有limx→∞anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0bmxm+bm-1xm-1+…+b1x+b0=0,(m>n),anbn,(m=n),∞,(m  所以a=0,b2=-3,即a=0,b=-6.
  解法2 极限式的分子、分母的极限都不存在,应归属于“∞∞”型,借助于LHospital法则,limx→∞ax2+bx+12x-1=limx→∞2ax+b2=b2,a=0,∞,a≠0,已知函数极限存在且等于-3,所以a=0,b2=-3,即a=0,b=-6.
  3极限式呈“∞-∞”型
  例3 已知limx→+∞(2x-ax2-x+1)=14,求a的值.
  解 由函数极限为14,可知函数极限存在.极限式中的前一项趋向于+∞,应归属于“∞-∞”型,所以当x→+∞时,应有ax2-x+1→+∞,由此得出a>0.
  通过分子有理化,转化为“∞∞”型,得
  limx→+∞(2x-ax2-x+1)=limx→+∞(4-a)x2+x-12x+ax2-x+1.
  要使上式极限存在,分子中x2的系数必须为0,也即4-a=0,故求得a=4.
  例4 已知limx→2ax-2-12x3-8=12,试确定a的值.
  解 因为函数极限存在且等于12,极限式中的前后项趋向于+∞,应归属于“∞-∞”型,应先通分,得limx→2ax-2-12x3-8=limx→2ax2+2ax+4a-12(x-2)(x2+2x+4)=12,转化为“00”型,分子必能分解出(x-2)的因子,可知a•22+2a•2+4a-12=0,所以a=1.
  三、分段函数极限的反问题的解法
  这类反问题的解法往往要根据函数在一点连续的必要充分条件,从这点的左极限、右极限入手,只需左、右极限存在且相等,并等于这点处的函数值即可.
  例5 确定常数k,使函数f(x)=2x3+e3,x<0,k,x=0,(1+x)3x,x>0,在点x=0处连续.
  解 因为limx→0-f(x)=limx→0-(2x3+e3)=e3,limx→0+f(x)=limx→0+(1+x)3x=e3,而f(0)=k,故当k=e3时,函数f(x)在点x=0处连续.
  函数极限的反问题的解法还有不少,由于篇幅所限,我就不再一一阐述举例.总之,通过归类,给学生提供了函数极限的反问题的解题思路,有助于学生对数学思想和数学方法的娴熟运用,从而培养他们良好的迁移意识.
  备注 本文章是受湖南省教育厅基金资助项目(课题编号:11C0298)支持、湖南第一师范学院基金资助项目(课题编号:XYS11J24)支持.
  【参考文献】
  [1]湖南省教育厅组织编写.数学(第五册)[M].长沙:湖南大学出版社,2010.
  [2]高等数学(一)编写组.高等数学(一)[M].北京:中央广播电视大学出版社,1997.
  [3]罗增儒.数学解题学引论[M].西安:陕西师范大学出版社,2008.
  
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