(3) lim _(xarrow infty )((dfrac {2x+3)(2x+1))}^x+1;

题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是利用重要极限公式$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \dfrac{a}{x}\right)^x = e^a$的变形应用。
解题核心思路:
- 化简分式:将分式$\dfrac{2x+3}{2x+1}$改写为$1 + \dfrac{2}{2x+1}$,使其符合重要极限的形式。
- 变量替换:通过引入新变量(如$n = 2x + 1$),将原式转化为重要极限的结构。
- 指数处理:通过拆分指数或取对数的方法,将复杂极限转化为基本形式。
破题关键点:
- 识别分式结构,将其转化为$1 + \dfrac{\text{常数}}{\text{线性项}}$的形式。
- 灵活应用变量替换或对数转换,将指数部分与分母的比值简化为常数。
步骤1:化简分式
将原式中的分式变形:
$\frac{2x+3}{2x+1} = 1 + \frac{2}{2x+1}.$
步骤2:改写极限表达式
原极限变为:
$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{2}{2x+1}\right)^{x+1}.$
步骤3:变量替换
令$n = 2x + 1$,则当$x \to \infty$时,$n \to \infty$,且$x = \dfrac{n-1}{2}$。代入指数部分:
$x + 1 = \frac{n-1}{2} + 1 = \frac{n+1}{2}.$
步骤4:应用重要极限公式
原式可表示为:
$\lim_{n \to \infty} \left(1 + \frac{2}{n}\right)^{\frac{n+1}{2}} = \lim_{n \to \infty} \left[\left(1 + \frac{2}{n}\right)^n\right]^{\frac{n+1}{2n}}.$
步骤5:计算指数部分的极限
$\frac{n+1}{2n} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2n} \to \frac{1}{2} \quad (n \to \infty).$
步骤6:综合结果
结合重要极限$\lim_{n \to \infty} \left(1 + \dfrac{2}{n}\right)^n = e^2$,最终结果为:
$\left(e^2\right)^{\frac{1}{2}} = e.$