Calculus · real student question

f(x) = (x² − 1)/(x² − 3x + 2) 在哪些 x 处不连续?判断每个间断点是可去的还是不可去的,并说明理由。

Question

函数

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

在哪些 xx 处不连续?判断每个间断点是可去的还是不可去的,并给出理由。

Step-by-step solution

  1. 先锁定嫌疑点:分母的零点。 有理函数在分母不为零的地方处处连续,所以唯一可能出问题的地方来自

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

  2. 分子也要分解 —— 这才是判定类型的依据。 因为 x21=(x1)(x+1)x^2-1=(x-1)(x+1),所以

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

    间断点可去,当且仅当那个作怪的因式能被约掉;约掉之后双侧极限存在,缺的只是函数值而已。

  3. x=1x=1:因式能约掉,极限存在。x1x\neq 1 时函数等于 x+1x2\dfrac{x+1}{x-2},于是

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

    f(1)f(1) 没有定义。极限存在,但等不上那个(缺失的)函数值,所以 x=1x=1可去间断点 —— 图像上是 (1,2)(1,-2) 处的一个空心点。补充定义 f(1)=2f(1)=-2 就能把它补好。

  4. x=2x=2:因式约不掉。x=2x=2 附近,约分后的形式是 x+1x2\dfrac{x+1}{x-2},分子趋于 303\neq 0,分母趋于 00,于是

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

    数值上,f(1.999999)3×106f(1.999999)\approx -3\times 10^{6}f(2.000001)3×106f(2.000001)\approx 3\times 10^{6}。有限极限不存在,所以无论怎么补充定义都救不回来:x=2x=2不可去间断点(无穷间断点,对应一条垂直渐近线)。

  5. 给出结论和理由。 ff 只在 x=1x=1x=2x=2 处不连续;x=1x=1 可去,因为公因式 x1x-1 能约掉且极限 2-2 存在;x=2x=2 不可去,因为左右极限都是无穷且符号相反。

Answer

x=1 可去间断点(空心点 (1,2);x=2 不可去间断点(垂直渐近线)x=1\ \text{可去间断点(空心点 }(1,-2)\text{)};\qquad x=2\ \text{不可去间断点(垂直渐近线)}

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