卡在這題?用 AI 解開它
Calculus · real student question

計算 (x² − x − 6)/|x + 2| 在 x 趨近 −2 時的極限,或說明它不存在。

Question

計算

lim⁡x→−2x2−x−6∣x+2∣,\lim_{x\to-2}\frac{x^{2}-x-6}{|x+2|},

或說明它不存在。

Step-by-step solution

  1. 檢查形式並把分子因式分解。 代入 x=−2x=-2 得到 4+2−60=00\frac{4+2-6}{0}=\frac{0}{0},是不定型。把分子因式分解:

    x2−x−6=(x−3)(x+2),x^{2}-x-6=(x-3)(x+2),

    於是式子變成 (x−3)(x+2)∣x+2∣\dfrac{(x-3)(x+2)}{|x+2|}。因式 (x+2)(x+2) 出現在上面,也以絕對值的形式出現在下面——這就是必須做單側分析的訊號。

  2. 弄懂絕對值為什麼不讓你一次約掉。 對 t≠0t\ne0,t∣t∣\frac{t}{|t|} 在 t>0t>0 時是 +1+1,在 t<0t<0 時是 −1-1。這裡 t=x+2t=x+2 恰好在極限點變號,所以不管你把鏡頭拉到離 −2-2 多近,這個商都在 +1+1 與 −1-1 之間跳。兩側必須分開處理。

  3. 計算左極限。 對 x<−2x<-2 有 x+2<0x+2<0,所以 ∣x+2∣=−(x+2)|x+2|=-(x+2),而

    (x−3)(x+2)−(x+2)=−(x−3)=3−x ⟶ 3−(−2)=5.\frac{(x-3)(x+2)}{-(x+2)}=-(x-3)=3-x\ \longrightarrow\ 3-(-2)=5.

    所以 lim⁡x→−2−=5\displaystyle\lim_{x\to-2^{-}}=5。

  4. 計算右極限。 對 x>−2x>-2 有 x+2>0x+2>0,所以 ∣x+2∣=x+2|x+2|=x+2,而

    (x−3)(x+2)x+2=x−3 ⟶ −2−3=−5.\frac{(x-3)(x+2)}{x+2}=x-3\ \longrightarrow\ -2-3=-5.

    所以 lim⁡x→−2+=−5\displaystyle\lim_{x\to-2^{+}}=-5。

  5. 下結論並用數值檢查。 由於 5≠−55\ne-5,兩個單側極限不一致,所以雙側極限不存在。數值上,在 x=−2.001x=-2.001 時商是 5.0015.001,在 x=−1.999x=-1.999 時是 −4.999-4.999 ✓——圖形在 x=−2x=-2 有一個高度為 1010 的跳躍。如果分母是 x+2x+2 而不是 ∣x+2∣|x+2|,極限就會存在而且等於 −5-5。

Answer

lim⁡x→−2−=5,lim⁡x→−2+=−5 ⟹ lim⁡x→−2x2−x−6∣x+2∣ 不存在\lim_{x\to-2^{-}}=5,\quad \lim_{x\to-2^{+}}=-5\ \Longrightarrow\ \lim_{x\to-2}\frac{x^{2}-x-6}{|x+2|}\ \text{不存在}

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