lim _(xarrow +infty )x(sqrt ({x)^2+1}-x);
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题目解答
答案


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解析
考查要点:本题主要考查无穷小量与无穷大量乘积的极限的求解方法,特别是通过有理化处理消除根号,将表达式转化为可简化形式的能力。
解题核心思路:
当遇到形如 $\infty \cdot 0$ 的不定型极限时,通常需要通过变形将其转化为分式形式,再利用等价无穷小替换或分子分母最高次项约简的方法求解。本题的关键在于分子有理化,将原式转化为分式后,通过分析分子分母的主导项求得极限。
破题关键点:
- 有理化处理:通过乘以共轭表达式 $\sqrt{x^2+1} + x$,将原式中的根号部分消去,转化为分式形式。
- 简化分式:分子化简后得到常数项,分母通过近似展开或直接约简,最终得到极限值。
步骤1:分子有理化
原式为 $\lim _{x\rightarrow +\infty }x(\sqrt {{x}^{2}+1}-x)$,对括号部分进行有理化:
$\begin{aligned}x(\sqrt{x^2+1} - x) &= x \cdot \frac{(\sqrt{x^2+1} - x)(\sqrt{x^2+1} + x)}{\sqrt{x^2+1} + x} \\&= x \cdot \frac{(x^2 + 1 - x^2)}{\sqrt{x^2+1} + x} \\&= \frac{x}{\sqrt{x^2+1} + x}.\end{aligned}$
步骤2:化简分式
当 $x \rightarrow +\infty$ 时,$\sqrt{x^2+1} \approx x + \frac{1}{2x}$(泰勒展开近似),因此分母可近似为:
$\sqrt{x^2+1} + x \approx \left(x + \frac{1}{2x}\right) + x = 2x + \frac{1}{2x}.$
此时分式变为:
$\frac{x}{2x + \frac{1}{2x}} = \frac{x}{2x \left(1 + \frac{1}{4x^2}\right)} = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{1 + \frac{1}{4x^2}}.$
当 $x \rightarrow +\infty$ 时,$\frac{1}{4x^2} \rightarrow 0$,故极限为 $\frac{1}{2}$。