题目
29、(2102)若函数f(x)=}e^(a)/(x)&x0在(-∞,+∞)内处处连续,则常数a的取值范围为()A. (-∞,0)B. (0,+∞)C. (0,1)D. (1,+∞)
29、(2102)若函数$f(x)=\begin{cases}e^{\frac{a}{x}}&x<0\\0&x=0\\\frac{\sin x}{x^{a}}&x>0\end{cases}$在(-∞,+∞)内处处连续,则常数a的取值范围为()
A. (-∞,0)
B. (0,+∞)
C. (0,1)
D. (1,+∞)
题目解答
答案
C. (0,1)
解析
考查要点:本题主要考查分段函数在分段点处的连续性条件,涉及极限的计算和等价无穷小的应用。
解题核心思路:
- 分段点分析:函数在$x=0$处分段,需保证左极限、右极限均等于$f(0)=0$。
- 左极限处理:当$x \to 0^-$时,分析$e^{\frac{a}{x}}$的极限,需其趋近于$0$,从而确定$a$的范围。
- 右极限处理:当$x \to 0^+$时,利用等价无穷小$\sin x \sim x$化简$\frac{\sin x}{x^a}$,分析其极限,进一步确定$a$的范围。
- 综合条件:结合左右极限的条件,得到$a$的取值范围。
破题关键点:
- 左极限趋近于$0$的条件:指数函数$e^{\frac{a}{x}}$在$x \to 0^-$时的极限由$a$的符号决定。
- 右极限趋近于$0$的条件:通过等价无穷小替换简化表达式,分析幂次对极限的影响。
分析$x=0$处的连续性
左极限($x \to 0^-$)
当$x \to 0^-$时,$x$为负数,$\frac{a}{x}$的符号由$a$决定:
- 若$a > 0$,则$\frac{a}{x} \to -\infty$,故$e^{\frac{a}{x}} \to 0$;
- 若$a \leq 0$,则$e^{\frac{a}{x}}$的极限不为$0$(可能为$+\infty$或$1$)。
因此,左极限为$0$的条件是$a > 0$。
右极限($x \to 0^+$)
当$x \to 0^+$时,利用等价无穷小$\sin x \sim x$,得:
$\frac{\sin x}{x^a} \sim \frac{x}{x^a} = x^{1-a}.$
- 若$1 - a > 0$(即$a < 1$),则$x^{1-a} \to 0$;
- 若$1 - a = 0$(即$a = 1$),则$x^{1-a} = 1$,极限为$1$;
- 若$1 - a < 0$(即$a > 1$),则$x^{1-a} \to +\infty$。
因此,右极限为$0$的条件是$a < 1$。
综合条件
- 左极限为$0$要求$a > 0$;
- 右极限为$0$要求$a < 1$;
- 函数值$f(0) = 0$。
综上,$a$的取值范围为$0 < a < 1$,对应选项C。