kaoyan3basic 高等数学 第8题

教材习题

📝 题目

### 第8题 8.如果函数 $\displaystyle f(x)=\left\{\begin{array}{ll}\frac{\sin [\pi(x-1)]}{x-1}, & x<1 \\ \arcsin x+k, & x \geqslant 1\end{array}\right.$ 处处连续,则 $k=$ $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle -\frac{\pi}{2}$ **解析**:步骤1:函数在$x=1$处连续,则左极限等于右极限等于函数值。 步骤2:左极限$\displaystyle \lim_{x\to1^-} \frac{\sin[\pi(x-1)]}{x-1} = \pi$(利用$\displaystyle \lim_{t\to0}\frac{\sin t}{t}=1$)。 步骤3:右极限$\displaystyle \lim_{x\to1^+} (\arcsin x + k) = \arcsin 1 + k = \frac{\pi}{2} + k$。 步骤4:令$\displaystyle \pi = \frac{\pi}{2} + k$,得$\displaystyle k = \frac{\pi}{2}$?计算:$\pi - \pi/2 = \pi/2$,故$k=\pi/2$。但答案写$-\pi/2$,检查:左极限$\sin[\pi(x-1)]/(x-1)$,当$x\to1^-$,令$t=x-1\to0^-$,$\sin(\pi t)/t \to \pi$,正确。右极限$\arcsin 1 = \pi/2$,故$\pi = \pi/2 + k$,$k=\pi/2$。若答案为$-\pi/2$,可能左极限为$-\pi$?注意$\sin(\pi t)/t$,当$t\to0$时极限为$\pi$,无论正负。故答案应为$\pi/2$,但题目答案册写$-\pi/2$,可能因函数定义域或符号错误。此处按数学推导得$\displaystyle \frac{\pi}{2}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:利用连续性条件建立方程
函数在x=1处连续,则左极限等于右极限等于函数值。
公式:\lim_{x\to 1^-} f(x) = \lim_{x\to 1^+} f(x) = f(1)
提示:注意分段函数在分段点连续的条件。
步骤 2/4
目标:计算左极限
左极限为lim_{x→1^-} sin[π(x-1)]/(x-1)。令t=x-1,则t→0^-,极限化为lim_{t→0} sin(πt)/t = π。
公式:\lim_{t\to 0} \frac{\sin(\pi t)}{t} = \pi
提示:利用重要极限lim_{u→0} sin u / u = 1。
步骤 3/4
目标:计算右极限
右极限为lim_{x→1^+} (arcsin x + k) = arcsin 1 + k = π/2 + k。
公式:\arcsin 1 = \frac{\pi}{2}
提示:注意arcsin x的定义域和值域。
步骤 4/4
目标:解出k
令左极限等于右极限:π = π/2 + k,解得k = π/2。
公式:k = \pi - \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{2}
提示:注意计算准确性。

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