求lim_(xto+infty)x^(1)/(x)<|im_end|>作答区域(内容限制1000字,可插入9张图片)输入文字上传图片/视频(最多9张图片和1个视频)
题目解答
答案
设 $y = x^{\frac{1}{x}}$,取自然对数得 $\ln y = \frac{\ln x}{x}$。
求极限:
$\lim_{x \to +\infty} \ln y = \lim_{x \to +\infty} \frac{\ln x}{x}.$
应用洛必达法则($\frac{\infty}{\infty}$ 型):
$\lim_{x \to +\infty} \frac{\ln x}{x} = \lim_{x \to +\infty} \frac{\frac{1}{x}}{1} = \lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x} = 0.$
因此,$\lim_{x \to +\infty} \ln y = 0$,即 $\lim_{x \to +\infty} y = e^0 = 1$。
答案: $\boxed{1}$
解析
本题主要考察利用对数转化和洛必达法则求极限,核心思路是通过取自然对数将幂指函数的极限转化为分式极限,再运用洛必达法则求解。
步骤1:转化幂指函数为对数形式
对于极限$\lim_{x\to+\infty}x^{\frac{1}{x}}$,直接计算幂指函数较复杂,设$y=x^{\frac{1}{x}}$,对等式两边取自然对数,得:
$\ln y=\frac{\ln x}{x}$
此时原极限转化为求$\lim_{x\to+\infty}\ln y$的极限,再通过指数函数反求$y$的极限。
步骤2:计算$\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln x}{x}$($\frac{\infty}{\infty}$型)
当$x\to+\infty$时,$\ln x\to+\infty$,$x\to+\infty$,属于$\frac{\infty}{\infty}$型未定式,适用洛必达法则:
洛必达法则:若$\lim_{x\to a}\frac{f(x)}{g(x)}$为$\frac{\infty}{\infty}$或$\frac{0}{0}$型,且$\lim_{x\to a}\frac{f'(x)}{g'(x)}$存在,则$\lim_{x\to a}\frac{f(x)}{g'(x)}=\lim_{x\to a}\frac{f'(x)}{g'(x)}$。
对$\frac{\ln x}{x}$分子分母分别求导:
- 分子$f(x)=\ln x$,导数$f'(x)=\frac{1}{x}$
- 分母$g(x)=x$,导数$g'(x)=1$
因此:
$\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln x}{x}=\lim_{x\to+\infty}\frac{\frac{1}{x}}{1}=\lim_{x\to+\infty}\frac{1}{x}=0$
步骤3:反求原极限
由$\lim_{x\to+\infty}\ln y=0$,根据指数函数的连续性:
$\lim_{x\to+\infty}y=\lim_{x\to+\infty}e^{\ln y}=e^{\lim_{x\to+\infty}\ln y}=e^0=1$