设f在[a,+∞)上连续,且f(x)存在.证明:f在[a,+∞)上有界.又问f在[a,+∞)上必有最大值或最小值吗?

admin2022-10-31  32

问题 设f在[a,+∞)上连续,且f(x)存在.证明:f在[a,+∞)上有界.又问f在[a,+∞)上必有最大值或最小值吗?

选项

答案(1)设[*]f(x)=A,则对ε=1,存在正数x>a,使得当x>X时.有|f(x)-A|<ε=1. 于是,当x>X时,有|f(x)|<|A|+1.又f在[a,+∞)上连续,所以f在闭区间[a,X]上也连续.根据连续函数的有界性知,存在G>0,使得当x∈[a,X]时有|f(x)|<G.于是对一切x∈[a,+∞),|f(x)|<max{C,|A|+1},即f在[a,+∞)上有界. (2)(ⅰ)若[*]x0∈[a,+∞),使得f(x0)=B>A.则知存在正数X1>a,使得当x>X1时有|f(x)-A|<[*],从而当x>X1时,f(x)<[*]<B.又f(x)在[a,X1]上连续.从而知f(x)在[a,X1]上存在最大值.即[*]x1∈[a,X1],使得f(x)≤f(x1),[*]x∈[a,X1],且f(x1)≥B.从而f(x1)也是f(x)在[a,+∞)上的最大值. (ⅱ)若[*]x0∈[a,+∞),使得f(x0)=C<A,则知存在正数X2>a,使得当x>X2时有|f(x)-A|<[*].从而当x>X2时,f(x)>[*]>C.又f(x)在[a,X2]上连续,从而f(x)在[a,X2]上存在最小值.即[*]x2∈[a,X2],使得f(x)≥f(x2),[*]x∈[a,X2].且f(x2)≤C,从而f(x2)也是f(x)在[a,+∞)上的最小值. (ⅲ)f(x)≡A时,则f(x)在[a,+∞)既取得最大值,也取得最小值,均为A.

解析
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