题目
计算__-|||-lim _(xarrow infty )((sin dfrac {1)(x)+cos dfrac (1)(x))}^x
计算
题目解答
答案
已知重要极限
型极限:
将题目极限进行变形


故转变成求
我们可以使用倒代换

使用洛必达法则

故

解析
考查要点:本题主要考查无穷极限的求解方法,特别是涉及三角函数与指数函数结合的复合极限。需要灵活运用重要极限公式、变量代换以及洛必达法则。
解题核心思路:
- 变形为自然指数形式:将原式转化为以$e$为底的指数形式,利用$\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{a}{x})^x = e^a$的结构。
- 变量代换:令$t = \frac{1}{x}$,将极限转化为关于$t \to 0$的形式,简化计算。
- 洛必达法则:处理$\frac{0}{0}$型不定式,求解关键步骤中的极限。
破题关键点:
- 识别三角函数的泰勒展开:当$x \to \infty$时,$\sin \frac{1}{x} \approx \frac{1}{x}$,$\cos \frac{1}{x} \approx 1 - \frac{1}{2x^2}$,简化表达式。
- 构造重要极限形式:通过变形,将原式转化为$\lim_{t \to 0} (1 + t)^{\frac{1}{t}}$的结构。
步骤1:变量代换
令$t = \frac{1}{x}$,当$x \to \infty$时,$t \to 0$。原式变为:
$\lim_{t \to 0} (\sin t + \cos t)^{\frac{1}{t}}$
步骤2:取自然对数
对表达式取自然对数,转化为指数形式:
$\exp\left( \lim_{t \to 0} \frac{\ln(\sin t + \cos t)}{t} \right)$
步骤3:应用洛必达法则
分子$\ln(\sin t + \cos t)$当$t \to 0$时趋近于$\ln 2$,但直接代入得$\frac{\ln 2}{0}$型不定式。对分子分母分别求导:
$\lim_{t \to 0} \frac{\frac{d}{dt} \ln(\sin t + \cos t)}{\frac{d}{dt} t} = \lim_{t \to 0} \frac{\cos t - \sin t}{1} = \cos 0 - \sin 0 = 1$
步骤4:还原指数形式
最终结果为:
$\exp(1) = e$