Calculus · real student question

При каких значениях x функция f(x) = (x² − 1)/(x² − 3x + 2) разрывна? Классифицировать каждый разрыв как устранимый или неустранимый и обосновать ответ.

Question

При каких значениях xx функция

f(x)=x21x23x+2f(x)=\frac{x^2-1}{x^2-3x+2}

разрывна? Классифицировать каждый разрыв как устранимый или неустранимый и обосновать ответ.

Step-by-step solution

  1. Находим подозрительные точки: нули знаменателя. Рациональная функция непрерывна везде, где знаменатель не равен нулю, поэтому проблемы могут возникнуть только там, где

    x23x+2=(x1)(x2)=0  x=1, x=2.x^2-3x+2=(x-1)(x-2)=0\ \Longrightarrow\ x=1,\ x=2.

  2. Разложим на множители и числитель — именно это решает вопрос классификации. Так как x21=(x1)(x+1)x^2-1=(x-1)(x+1),

    f(x)=(x1)(x+1)(x1)(x2).f(x)=\frac{(x-1)(x+1)}{(x-1)(x-2)}.

    Разрыв устранимый ровно тогда, когда «виновный» множитель сокращается: в этом случае двусторонний предел существует и не хватает только значения функции.

  3. Разбираем x=1x=1: множитель сокращается, значит предел существует. При x1x\neq 1 функция равна x+1x2\dfrac{x+1}{x-2}, поэтому

    limx1f(x)=1+112=2,\lim_{x\to 1}f(x)=\frac{1+1}{1-2}=-2,

    а f(1)f(1) не определено. Предел существует, но не совпадает с (отсутствующим) значением, поэтому x=1x=1устранимый разрыв, дырка в точке (1,2)(1,-2). Доопределение f(1)=2f(1)=-2 его залечивает.

  4. Разбираем x=2x=2: множитель остаётся. Рядом с x=2x=2 сокращённая форма имеет вид x+1x2\dfrac{x+1}{x-2}, где числитель стремится к 303\neq 0, а знаменатель — к 00, поэтому

    limx2f(x)=,limx2+f(x)=+.\lim_{x\to 2^-}f(x)=-\infty,\qquad \lim_{x\to 2^+}f(x)=+\infty.

    Численно: f(1.999999)3×106f(1.999999)\approx -3\times 10^{6} и f(2.000001)3×106f(2.000001)\approx 3\times 10^{6}. Конечного предела нет, поэтому никакое доопределение не спасёт: x=2x=2неустранимый разрыв (разрыв второго рода, бесконечный, с вертикальной асимптотой).

  5. Формулируем вывод с обоснованием. Функция ff разрывна только в точках x=1x=1 и x=2x=2; в x=1x=1 разрыв устранимый, потому что общий множитель x1x-1 сокращается и предел 2-2 существует, а в x=2x=2 разрыв неустранимый, потому что односторонние пределы бесконечны и противоположны по знаку.

Answer

x=1 устранимый разрыв (дырка в (1,2));x=2 неустранимый (вертикальная асимптота)x=1\ \text{устранимый разрыв (дырка в }(1,-2)\text{)};\qquad x=2\ \text{неустранимый (вертикальная асимптота)}

Need to solve a different problem like this? Open the solver →