题目
3.简答题计算极限lim_(xto+infty)(sqrt(x^2)+x-sqrt(x^2)-x).
3.简答题
计算极限$\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt{x^{2}+x}-\sqrt{x^{2}-x}\right)$.
题目解答
答案
将原式有理化:
$\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt{x^2 + x} - \sqrt{x^2 - x} \right) = \lim_{x \to +\infty} \frac{(x^2 + x) - (x^2 - x)}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}} = \lim_{x \to +\infty} \frac{2x}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}}$
分子分母同除以 $x$:
$\lim_{x \to +\infty} \frac{2}{\sqrt{1 + \frac{1}{x}} + \sqrt{1 - \frac{1}{x}}} = \frac{2}{\sqrt{1} + \sqrt{1}} = \frac{2}{2} = 1$
答案: 1
解析
本题考查函数极限的计算,解题思路是先对原式进行有理化,消除分子中的根式,然后通过分子分母同除以自变量的最高次幂,将极限转化为可直接计算的形式。
- 有理化原式:
对于$\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt{x^{2}+x}-\sqrt{x^{2}-x}\right)$,为了消除分子中的根式,我们使用平方差公式$(a - b)(a + b) = a^2 - b^2$,给分子分母同时乘以$\sqrt{x^{2}+x}+\sqrt{x^{2}-x}$,得到:
$\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt{x^2 + x} - \sqrt{x^2 - x} \right) = \lim_{x \to +\infty} \frac{(\sqrt{x^2 + x} - \sqrt{x^2 - x})(\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x})}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}}$
根据平方差公式,分子$(\sqrt{x^2 + x} - \sqrt{x^2 - x})(\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x})=(x^2 + x) - (x^2 - x)$,化简可得:
$\lim_{x \to +\infty} \frac{(x^2 + x) - (x^2 - x)}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}} = \lim_{x \to +\infty} \frac{x^2 + x - x^2 + x}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}} = \lim_{x \to +\infty} \frac{2x}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}}$ - 分子分母同除以$x$:
当$x\to +\infty$时,分子分母都趋于无穷大,为了计算极限,我们给分子分母同时除以$x$。
因为$x\gt0$,所以$\frac{1}{x}\gt0$,则$\frac{2x}{\sqrt{x^2 + x} + \sqrt{x^2 - x}}=\frac{2}{\frac{\sqrt{x^2 + x}}{x} + \frac{\sqrt{x^2 - x}}{x}}$。
又因为$\frac{\sqrt{x^2 + x}}{x}=\sqrt{\frac{x^2 + x}{x^2}}=\sqrt{1 + \frac{1}{x}}$,$\frac{\sqrt{x^2 - x}}{x}=\sqrt{\frac{x^2 - x}{x^2}}=\sqrt{1 - \frac{1}{x}}$,所以原式变为:
$\lim_{x \to +\infty} \frac{2}{\sqrt{1 + \frac{1}{x}} + \sqrt{1 - \frac{1}{x}}}$ - 计算极限:
当$x\to +\infty$时,$\frac{1}{x}\to 0$,则$\lim_{x \to +\infty} \sqrt{1 + \frac{1}{x}}=\sqrt{1 + 0}=1$,$\lim_{x \to +\infty} \sqrt{1 - \frac{1}{x}}=\sqrt{1 - 0}=1$。
所以$\lim_{x \to +\infty} \frac{2}{\sqrt{1 + \frac{1}{x}} + \sqrt{1 - \frac{1}{x}}} = \frac{2}{1 + 1} = 1$。