函数、极限与连续 / 分段函数连续与可导 / 分别计算左右极限、函数值与左右导数
函数 $f(x)=\begin{cases}\dfrac{x^2}{\ln(1-kx^2)},&x>0\\x+3,&x<0\end{cases}$,极限 $\displaystyle\lim_{x\to0}f(x)$ 存在,则 $k=$( )
正确答案
B
题目解析
极限 $\displaystyle\lim_{x\to0}f(x)$ 存在,需左右极限均存在且相等。当 $x\to0^-$ 时,$f(x)=x+3\to3$;当 $x\to0^+$ 时,$f(x)=\dfrac{x^2}{\ln(1-kx^2)}$。利用等价无穷小:当 $u\to0$ 时,$\ln(1+u)\sim u$,故 $\ln(1-kx^2)\sim -kx^2$(要求 $k\neq0$,否则分母为 $\ln1=0$,无定义)。于是 $$\lim_{x\to0^+}f(x)=\lim_{x\to0^+}\dfrac{x^2}{-kx^2}= -\dfrac{1}{k}.$$ 令其等于左极限 $3$,得 $-\dfrac{1}{k}=3$,解得 $k=-\dfrac{1}{3}$。验证:此时 $k=-\dfrac{1}{3}$,$\ln(1-kx^2)=\ln(1+\frac{1}{3}x^2)\sim\frac{1}{3}x^2$,故 $f(x)\sim\dfrac{x^2}{\frac{1}{3}x^2}=3$,极限存在。选项 B 正确。干扰项 A 得右极限为 $-3$,不等于左极限 $3$;C、D 代入后分母等价于 $\pm3x^2$,右极限为 $\mp\frac{1}{3}$,均不等于 $3$。