下列各式正确的是A. lim_(x to 0) (1 + (1)/(2x))^2x = eB. lim_(x to 0) (1 + x)^x = eC. lim_(x to infty) (1 + (1)/(2x))^2x = eD. lim_(x to infty) (1 + x)^(1)/(x) = e
A. $\lim_{x \to 0} \left(1 + \frac{1}{2x}\right)^{2x} = e$
B. $\lim_{x \to 0} (1 + x)^x = e$
C. $\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{2x}\right)^{2x} = e$
D. $\lim_{x \to \infty} (1 + x)^{\frac{1}{x}} = e$
题目解答
答案
解析
本题考查重要极限公式$\lim\limits_{n \to \infty}(1 + \frac{1}{n})^n = e$的应用,解题思路是根据该重要极限公式,对每个选项中的极限式子进行分析判断。
选项A
对于$\lim\limits_{x \to 0} (1 + \frac{1}{2x})^{2x}$,当$x \to 0$时,$\frac{1}{2x} \to \infty$,但此极限形式与重要极限$\lim\limits_{n \to \infty}(1 + \frac{1}{n})^n = e$的形式不匹配,因为重要极限要求底数的分母与指数相同且趋于无穷大,这里$x$趋于$0$,所以该极限不等于$e$。
选项B
对于$\lim\limits_{x \to 0} (1 + x)^x$,令$y=(1 + x)^x$,两边取对数$\ln y = x\ln(1 + x)$。
当$x \to 0$时,$\lim\limits_{x \to 0} \ln y = \lim\limits_{x \to 0} x\ln(1 + x)$,根据等价无穷小$\ln(1 + x)\sim x(x \to 0)$,则$\lim\limits_{x \to 0} x\ln(1 + x)=\lim\limits_{x \to 0} x\cdot x=\lim\limits_{x \to 0} x^2 = 0$。
因为$\lim\limits_{x \to 0} \ln y = 0$,根据对数函数的连续性,$\lim\limits_{x \to 0} y = e^0 = 1\neq e$。
选项C
对于$\lim\limits_{x \to \infty} (1 + \frac{1}{2x})^{2x}$,令$t = 2x$,当$x \to \infty$时,$t \to \infty$,则$\lim\limits_{x \to \infty} (1 + \frac{1}{2x})^{2x}=\lim\limits_{t \to \infty} (1 + \frac{1}{t})^t$,根据重要极限公式$\lim\limits_{n \to \infty}(1 + \frac{1}{n})^n = e$,可得$\lim\limits_{t \to \infty} (1 + \frac{1}{t})^t = e$,所以该选项正确。
选项D
对于$\lim\limits_{x \to \infty} (1 + x)^{\frac{1}{x}}$,令$y=(1 + x)^{\frac{1}{x}}$,两边取对数$\ln y = \frac{1}{x}\ln(1 + x)$。
当$x \to \infty$时,$\lim\limits_{x \to \infty} \ln y = \lim\limits_{x \to \infty} \frac{\ln(1 + x)}{x}$,根据洛必达法则,对分子分母分别求导,$(\ln(1 + x))^\prime=\frac{1}{1 + x}$,$x^\prime = 1$,则$\lim\limits_{x \to \infty} \frac{\ln(1 + x)}{x}=\lim\limits_{x \to \infty} \frac{\frac{1}{1 + x}}{1}=\lim\limits_{x \to \infty} \frac{1}{1 + x} = 0$。
因为$\lim\limits_{x \to \infty} \ln y = 0$,根据对数函数的连续性,$\lim\limits_{x \to \infty} y = e^0 = 1\neq e$。