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数学
题目

(1)函数 (x)=dfrac (x-{x)^3}(sin pi x) 的可去间断点的个数为 ()-|||-(A)1 (B) 2 (C)3 (D) 无穷多个

题目解答

答案

解析

考查要点:本题主要考查函数间断点的分类,特别是可去间断点的判断。需要掌握可去间断点的定义(左右极限存在且相等,但函数值不存在或不等于极限值),以及极限的计算方法。

解题核心思路:

  1. 确定间断点位置:分母$\sin \pi x = 0$时,函数无定义,即$x = k$($k$为整数)。
  2. 筛选可能的可去间断点:当分子$x - x^3$在$x = k$处也为0时,可能存在极限,需进一步计算。
  3. 计算极限:对满足条件的$k$,通过泰勒展开或洛必达法则计算极限,判断是否存在有限值。

破题关键:

  • 分子为0的条件:$x - x^3 = 0 \Rightarrow x = 0, \pm 1$,即只有$x = 0, 1, -1$可能为可去间断点。
  • 极限计算技巧:利用等价无穷小替换或展开式简化计算。

确定间断点位置

函数$f(x) = \dfrac{x - x^3}{\sin \pi x}$的分母$\sin \pi x = 0$时,函数无定义,解得:
$x = k \quad (k \in \mathbb{Z})$

筛选可能的可去间断点

当$x = k$时,若分子$x - x^3 = 0$,则可能存在极限。解方程:
$x - x^3 = x(1 - x^2) = 0 \Rightarrow x = 0, \pm 1$
因此,可能的可去间断点为$x = 0, 1, -1$。

计算各点的极限

当$x = 0$时

当$x \to 0$,$\sin \pi x \approx \pi x$,分子$x - x^3 \approx x$,故:
$\lim_{x \to 0} \frac{x - x^3}{\sin \pi x} = \lim_{x \to 0} \frac{x}{\pi x} = \frac{1}{\pi}$
极限存在且有限,$x = 0$是可去间断点。

当$x = 1$时

当$x \to 1$,令$t = x - 1$,则$t \to 0$,$\sin \pi x = \sin(\pi + \pi t) = -\sin \pi t \approx -\pi t$,分子:
$x - x^3 = 1 + t - (1 + t)^3 = -2t - 3t^2$
故:
$\lim_{x \to 1} \frac{x - x^3}{\sin \pi x} = \lim_{t \to 0} \frac{-2t}{-\pi t} = \frac{2}{\pi}$
极限存在且有限,$x = 1$是可去间断点。

当$x = -1$时

当$x \to -1$,令$t = x + 1$,则$t \to 0$,$\sin \pi x = \sin(-\pi + \pi t) = -\sin \pi t \approx -\pi t$,分子:
$x - x^3 = -1 + t - (-1 + t)^3 = 2t - 3t^2$
故:
$\lim_{x \to -1} \frac{x - x^3}{\sin \pi x} = \lim_{t \to 0} \frac{2t}{-\pi t} = \frac{2}{\pi}$
极限存在且有限,$x = -1$是可去间断点。

其他整数点

对于$k \neq 0, \pm 1$,分子$x - x^3 \neq 0$,分母$\sin \pi x = 0$,此时极限趋向无穷,属于无穷间断点,非可去间断点。

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