1. (10.0分) lim_(xtoinfty)((1+x)/(x))^2x=()A. ∞B. eC. 0D. e^2
A. ∞
B. e
C. 0
D. $e^{2}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是利用自然对数$e$的定义式及其变形来求解指数函数的极限。
解题核心思路:
将原式转化为与$e$的定义式$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x = e$相似的形式,通过调整指数部分或利用对数转换简化计算。
破题关键点:
- 化简底数:将$\frac{1+x}{x}$化简为$1 + \frac{1}{x}$,使表达式与$e$的定义式形式一致。
- 指数调整:通过提取平方或对数转换,将指数$2x$与底数的变形结合,最终得到结果。
步骤1:化简底数
原式为:
$\lim_{x \to \infty} \left(\frac{1+x}{x}\right)^{2x} = \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^{2x}$
步骤2:利用$e$的定义式
已知$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x = e$,因此:
$\left(1 + \frac{1}{x}\right)^{2x} = \left[\left(1 + \frac{1}{x}\right)^x\right]^2 \to e^2$
步骤3(备选方法:对数转换)
设$L = \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^{2x}$,取自然对数:
$\ln L = \lim_{x \to \infty} 2x \cdot \ln\left(1 + \frac{1}{x}\right)$
当$x \to \infty$时,$\ln\left(1 + \frac{1}{x}\right) \approx \frac{1}{x} - \frac{1}{2x^2}$,代入得:
$\ln L \approx \lim_{x \to \infty} 2x \cdot \left(\frac{1}{x}\right) = 2$
因此$L = e^2$。