本章目录
考纲考试要求(逐条对照)
知识框架图
第一部分:函数
第二部分:极限
第三部分:连续
高频考点与易错点
常用结论速记表
一、考纲考试要求(逐条对照)
以下为考纲对本章的全部要求,每条对应下文具体知识点,复习时逐条打勾自查。
# 考试要求 对应考点
1 理解函数的概念,掌握函数的表示法,会建立应用问题的函数关系 3.1
2 了解函数的有界性、单调性、周期性和奇偶性 3.1
3 理解复合函数及分段函数的概念,了解反函数及隐函数的概念 3.1
4 掌握基本初等函数的性质及其图形,理解初等函数的概念 3.1
5 理解极限的概念,理解函数左极限与右极限的概念以及函数极限存在与左、右极限之间的关系 3.2
6 掌握极限的性质及四则运算法则 3.2
7 掌握极限存在的两个准则,并会利用它们求极限 3.2
8 掌握利用两个重要极限求极限的方法 3.2
9 理解无穷小量、无穷大量的概念,掌握无穷小量的比较方法,会用等价无穷小量求极限 3.2
10 理解函数连续性的概念(含左连续与右连续),会判别函数间断点的类型 3.3
11 了解连续函数的性质和初等函数的连续性,理解闭区间上连续函数的性质(有界性、最大值和最小值定理、介值定理) 3.3
二、知识框架图
第一章 函数、极限、连续
├─ 函数:概念与表示法 → 性质(有界/单调/奇偶/周期)→ 复合/反函数/分段/隐函数 → 基本初等函数与初等函数
├─ 极限:数列极限 + 函数极限(左/右极限)→ 性质(唯一/局部有界/局部保号)→ 运算法则 → 两个准则(夹逼/单调有界)→ 两个重要极限 → 无穷小(比较/等价代换)与无穷大
└─ 连续:定义(左/右连续)→ 间断点分类 → 连续函数运算 → 闭区间性质(最值/介值/零点定理)
主线提示: 本章的核心链条是「函数的性态 → 极限的计算 → 连续性的判定 」。极限是微积分最基本运算工具,后续导数(增量比的极限)、定积分(和式极限)、级数(部分和极限)全部依赖它。
三、第一部分:函数
1. 函数的概念与表示法 高频
定义: 设 D 为非空实数集,若对每个 x∈D,按某一确定的对应法则 f,都有唯一确定的实数 y 与之对应,则称 f 为定义在 D 上的函数,记 y=f(x),x 称为自变量,D 称为定义域,值域为 f(D)。
注意: 函数三要素为定义域、对应法则、值域 。考研判断"两个函数是否相同"只看定义域与对应法则(值域由前两者确定)。如 f(x)=x 与 g(x)=√(x²) 不是同一函数(x<0 时 g(x)=|x|)。
表示法: 解析法、表格法、图形法;会建立应用问题的函数关系(几何、物理建模)。
2. 函数的四大性质 中频
性质 定义要点 备注
有界性
存在 M>0,使 |f(x)| ≤ M(x∈D)
上界/下界/既有上界又有下界;判断常用极限或求导
单调性
x₁<x₂ ⇒ f(x₁)<f(x₂)(增)或 >(减)
严格单调函数必存在反函数
奇偶性
定义域关于原点对称,f(-x)=f(x) 偶 / f(-x)=-f(x) 奇
奇×奇=偶、偶×偶=偶、奇×偶=奇;奇函数图像关于原点对称
周期性
存在 T>0,使 f(x+T)=f(x)
最小正周期;sin、cos 周期 2π,tan 周期 π
3. 复合函数、反函数、分段函数、隐函数 高频
复合函数: y=f(u),u=φ(x),则 y=f[φ(x)]。复合需保证内层值域与外层定义域相交(u∈D_f)。注意复合顺序不可颠倒。
反函数: 若 y=f(x) 是 D 上的严格单调函数,则存在反函数 x=f⁻¹(y)。图像关于 y=x 对称。求反函数步骤:解出 x、交换 x、y、标明定义域。
分段函数: 在不同区间用不同解析式表达的函数,如 |x|、符号函数 sgn x。分段点处要分别考察左右极限与左右连续。
隐函数: 由方程 F(x,y)=0 确定的函数,如 x²+y²=1。只需了解概念,求导在第二章。
4. 基本初等函数与初等函数 中频
六类基本初等函数: 幂函数 x^α、指数函数 a^x(a>0,a≠1)、对数函数 logₐx、三角函数(sin、cos、tan、cot、sec、csc)、反三角函数(arcsin、arccos、arctan、arccot)、常数函数 y=C。
初等函数: 由基本初等函数经过有限次 四则运算和复合运算所得到的、能用一个解析式表示的函数。分段函数一般不是 初等函数。
常考图像性质: e^x 与 ln x 互为反函数;arcsin 定义域 [−1,1]、值域 [−π/2,π/2];arctan 值域 (−π/2,π/2),x→+∞ 时 arctan x→π/2。
四、第二部分:极限
1. 极限的概念 高频
数列极限: lim(n→∞) xₙ = A ⟺ 对任意 ε>0,存在正整数 N,当 n>N 时 |xₙ−A|<ε。
函数极限: lim(x→x₀) f(x)=A ⟺ 对任意 ε>0,存在 δ>0,当 0<|x−x₀|<δ 时 |f(x)−A|<ε。x→∞ 情形同理。
核心定理: lim(x→x₀) f(x)=A ⟺ 左极限 lim(x→x₀⁻) f(x) = 右极限 lim(x→x₀⁺) f(x) = A。 ⇒ 判断极限存在与否,先看分段函数分段点、绝对值函数尖点处的左右极限;左右极限中有一个不存在或两者不相等,则极限不存在 。典型例子:x→0 时 1/x 无极限(±∞ 不同)、arctan(1/x) 无极限、e^(1/x) 无极限。
2. 极限的性质 中频
唯一性: 极限存在则唯一。
局部有界性: 若 lim f(x)=A(有限值),则 f(x) 在 x₀ 的某去心邻域内有界。(极限存在的数列必有界,但有界不一定收敛)
局部保号性: 若 lim f(x)=A>0,则 x₀ 某去心邻域内 f(x)>0;推论:f(x)≥0 且极限存在,则极限 ≥0。
3. 极限的四则运算法则 高频
若 lim f(x)=A,lim g(x)=B(A、B 均为有限数),则
① lim[f(x)±g(x)] = A±B ② lim[f(x)·g(x)] = A·B ③ lim[f(x)/g(x)] = A/B(B≠0)
使用前提: 参与运算的各部分极限必须都存在且为有限值 (除法分母极限非零)。"∞−∞"、"∞/∞"、"0/0"、"0·∞"、"1^∞"、"∞⁰"、"0⁰" 等为未定式 ,不能直接代法则,需先变形(通分、有理化、等价代换、重要极限、洛必达等)。
4. 极限存在的两个准则 高频
夹逼准则(两边夹): 若在 x₀ 某去心邻域内 g(x) ≤ f(x) ≤ h(x),且 lim g(x) = lim h(x) = A,则 lim f(x) = A。常用于 n 项和式的极限、含 sin/cos 震荡项的处理。
单调有界准则: 单调有界数列必有极限(单调递增且有上界,或单调递减且有下界)。常用于递推数列 xₙ₊₁=f(xₙ) 证明收敛并求极限。
5. 两个重要极限 必考
① lim(x→0) sin x / x = 1 (推广:lim sin□/□ = 1,□→0)
② lim(x→∞) (1 + 1/x)x = e 等价形式 lim(x→0) (1+x)1/x = e,lim(x→0) (1+x)^(a/x) = e^a
易错: 第一重要极限要求"分子与分母是同一无穷小",如 lim(x→0) sin2x/x = 2;lim(x→0) sin(1/x)/(1/x) 中 1/x→∞ 不是无穷小,不能直接套。第二重要极限核心结构是 "1^∞" 型:(1+无穷小)^(无穷大倒数型指数) ,指数部分取倒数对应。
6. 无穷小量与无穷大量 必考
无穷小: 以 0 为极限的变量。有限个无穷小的和、积仍为无穷小;无穷小与有界函数的乘积为无穷小(重要技巧: lim x·sin(1/x)=0,x→0)。
无穷大: |f(x)| 无限增大。无穷大与无穷小互为倒数(非零前提下)。
无穷小的比较: 设 α、β 为 x→x₀ 时的无穷小,lim β/α = 0 则 β 是 α 的高阶无穷小 (记 β=o(α));=∞ 则低阶;=c≠0 则同阶 ;=1 则等价 (记 α~β)。
7. 等价无穷小代换(求极限核心技巧) 必考
x→0 时常用等价无穷小(记忆口诀:幂、指、对、三角 ):
sin x ~ x,tan x ~ x,arcsin x ~ x,arctan x ~ x
1 − cos x ~ x²/2,ln(1+x) ~ x,e^x − 1 ~ x,a^x − 1 ~ x ln a
(1+x)^α − 1 ~ αx,x − sin x ~ x³/6,tan x − x ~ x³/3,arcsin x − x ~ x³/6
使用规则: 等价无穷小只能用于乘除因子 整体替换,不能 对加减项的局部任意替换(如 x→0 时 lim (tan x − sin x)/x³ 不能直接把 tan x、sin x 都换成 x 得 0,正确做法:tan x−sin x = tan x(1−cos x) ~ x·x²/2 = x³/2,答案为 1/2)。
8. 求极限常用方法汇总 必考
类型 方法 例题提示
0/0 型 等价代换、因式分解约分、有理化、洛必达、泰勒展开 lim (√(1+x)−1)/x
∞/∞ 型 同除最高次幂(抓大头)、洛必达 lim (2x³−x)/(x³+1)
∞−∞ 型 通分化为 0/0 或 ∞/∞ lim (1/sin x − 1/x)
0·∞ 型 取倒数化为 0/0 lim x·ln x (x→0⁺)
1^∞ 型 凑第二个重要极限,或 ln 化指数 lim (1+2/x)^x = e²
0⁰ / ∞⁰ 型 取对数化指数,转为 0·ln lim x^x (x→0⁺) = 1
n 项和式 夹逼准则、定积分定义(后续章节) lim (1/n²+2/n²+…+n/n²)
简化技巧: 含根号差用有理化 ;多项式比值直接比较最高次幂系数;x→0 时 e^x−1 ~ x、ln(1+x) ~ x 用得最多。
五、第三部分:连续
1. 函数连续的定义 高频
f(x) 在 x₀ 处连续 ⟺ lim(x→x₀) f(x) = f(x₀),等价于下面三条同时成立:
f(x₀) 有定义;
lim(x→x₀) f(x) 存在(即左右极限存在且相等);
极限值等于函数值。
左连续 :lim(x→x₀⁻) f(x)=f(x₀);右连续 :lim(x→x₀⁺) f(x)=f(x₀)。f 在 x₀ 连续 ⟺ 左连续且右连续。
2. 间断点及其分类 必考
不满足连续三条件之一的点即为间断点,按左右极限情况分类:
类型 判定条件 例子
第一类:可去间断点 左右极限都存在且相等,但不等于 f(x₀) 或 f(x₀) 无定义 y = sin x / x 在 x=0 处
第一类:跳跃间断点 左右极限都存在但不相等 y = |x|/x 在 x=0;sgn x
第二类:无穷间断点 左右极限至少有一个为无穷大 y = 1/x 在 x=0;tan x 在 x=π/2
第二类:振荡间断点 极限不存在且非无穷(反复振荡) y = sin(1/x) 在 x=0
易错: 判断分段函数在分段点处的连续性,必须分别求左右极限 再与函数值比较。可去间断点"可去"意思是补定义 f(x₀)=极限值 即可连续。
3. 连续函数的运算与初等函数的连续性 低频
连续函数的四则运算在其公共定义域内连续(分母非零);
连续函数的复合函数仍连续;连续严格单调函数的反函数连续;
一切初等函数在其定义区间内都是连续的。 (求初等函数在某点极限 ⟹ 直接代函数值)
4. 闭区间上连续函数的性质 高频
有界性定理: 闭区间上连续函数必有界。
最值定理: 闭区间上连续函数必能取到最大值与最小值。
介值定理: 设 m、M 分别为最小值与最大值,则对任意 η∈[m,M],存在 ξ 使 f(ξ)=η。即连续函数取遍中间值。
零点定理(介值定理推论): 若 f(a)·f(b)<0,则存在 ξ∈(a,b) 使 f(ξ)=0。用于证明方程根的存在性。
常考题型: ① 证明方程 f(x)=0 在区间内至少有一根(构造零点定理);② 证明存在 ξ 使 f(ξ)=ξ(移项构造 F(x)=f(x)−x 再用零点定理);③ 判断间断点类型(选择/填空)。
六、高频考点与易错点
考点 1:左右极限判别
分段点、|x|、e^(1/x)、arctan(1/x)、[x] 取整函数处,必求左右极限。结论:左右极限不相等或某侧不存在 ⇒ 极限不存在。
考点 2:等价无穷小求极限
0/0 型优先考虑等价代换(仅乘除因子可用),配以有理化处理根号,最后洛必达兜底。
考点 3:1^∞ 型
标准套路:lim (1+g(x))^(1/g(x)·h(x)) = e^(lim h(x)/g(x)),其中 g(x)→0。
考点 4:递推数列极限
先证单调(作差或作商),再证有界,用单调有界准则证收敛;两边取极限求值。
考点 5:间断点分类
先求左右极限:都存在→第一类(相等可去、不等跳跃);否则第二类(∞ 或振荡)。
考点 6:零点定理证根
构造辅助函数(移项使等式右边为 0),验证区间端点异号,得出存在零点。
易错点清单(考前必看)
等价无穷小不能 直接替换加减项,必须化为乘除因子后才能整体代换。
四则运算法则要求各极限存在且有限,未定式不可直接套用。
"有界 × 无穷小 = 无穷小" 前提是乘积整体,例如 x·sin(1/x)→0 正确,但 sin x·(1/x) 不能这样处理。
第二重要极限底数必须是 (1+无穷小),指数对应无穷小的倒数;不要写成 (1+x)^x → e(错,应为 e^0=1 于 x→0⁺ 时 x^x→1 情形另论)。
求极限时先代入判断类型,再选方法,避免盲目洛必达(非 0/0、∞/∞ 时洛必达不适用)。
闭区间连续函数的四个定理前提都是"闭区间 上连续 ",缺一不可;开区间或间断都不保证。
连续三条件缺一即间断;f(x₀) 无定义一定间断(可能可去)。
七、常用结论速记表
结论 记忆要点
sin x ~ x,tan x ~ x 第一重要极限的直接推论,x→0
1−cos x ~ x²/2 由 cos 展开或半角公式,x→0
ln(1+x) ~ x,e^x−1 ~ x 指数对数互化,x→0
(1+x)^α−1 ~ αx 广义二项展开,x→0
x−sin x ~ x³/6,tan x−x ~ x³/3 差式等价,用于高阶比较
lim x·sin(1/x) = 0 有界函数 × 无穷小
lim (1+a/x)^x = e^a 第二重要极限推广
arctan x → ±π/2 (x→±∞) 反三角函数渐近值
初等函数在定义区间内连续 求极限直接代值
零点定理 f(a)f(b)<0 ⇒ ∃ξ, f(ξ)=0 证明方程有根的万能入口