41.计算极限lim_(xto+infty)ln(1+e^ax).ln(1+(b)/(x))(a,b为常数,且a>0).
题目解答
答案
解析
本题主要考察极限的计算方法,包括等价无穷小替换和洛必达法则的应用,关键在于分析当$x\to+\infty$时函数的渐近行为。
步骤1:分析$\ln(1+e^{ax})$的渐近等价形式
当$x\to+\infty$且$a>0$时,$e^{ax}\to+\infty$,此时$\ln(1+e^{ax})$中$e^{ax}$主导,故:
$\ln(1+e^{ax})\approx\ln(e^{ax})=ax \quad (\text{因}\ln(1+t)\sim t\text{当}t\to+\infty\text{,但此处直接近似更简便})$
步骤2:分析$\ln\left(1+\frac{b}{x}\right)$的等价无穷小
当$x\to+\infty$时,$\frac{b}{x}\to0$,利用等价无穷小替换$\ln(1+t)\sim t$($t\to0$):
$\ln\left(1+\frac{b}{x}\right)\sim\frac{b}{x}$
步骤3:乘积的极限计算(方法1:等价无穷小替换)
将上述近似代入原式:
$\lim_{x\to+\infty}\ln(1+e^{ax})\cdot\ln\left(1+\frac{b}{x}\right)\approx\lim_{x\to+\infty}ax\cdot\frac{b}{x}=ab$
步骤4:乘积的极限计算(方法2:洛必达法则)
将原式改写为:
$\lim_{x\to+\infty}\ln(1+e^{ax})\cdot\frac{b}{x}=b\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln(1+e^{ax})}{x}$
对$\frac{\ln(1+e^{ax})}{x}$应用洛必达法则($\frac{\infty}{\infty}$型):
$\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln(1+e^{ax})}{x}=\lim_{x\to+\infty}\frac{ae^{ax}}{1+e^{ax}}=\lim_{x\to+\infty}\frac{ae^{ax}}{e^{ax}(1+e^{-ax})}=a$
故原极限为$b\cdot a=ab$。