题目
求下列极限(1) lim_(x to -3) (x^2 - 9)/(x^2 + 7x + 12)(2) lim_(x to 0) (ln(1 + 3x))/(2x)
求下列极限
(1) $\lim_{x \to -3} \frac{x^2 - 9}{x^2 + 7x + 12}$
(2) $\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1 + 3x)}{2x}$
题目解答
答案
(1) 原式可化为 $\lim_{x \to -3} \frac{(x-3)(x+3)}{(x+3)(x+4)}$,消去共同因子 $(x+3)$ 后得 $\lim_{x \to -3} \frac{x-3}{x+4}$。代入 $x = -3$ 得 $\frac{-6}{1} = -6$。
答案: $\boxed{-6}$
(2) 当 $x \to 0$ 时,$\ln(1+3x) \sim 3x$(等价无穷小代换),原式化简为 $\lim_{x \to 0} \frac{3x}{2x} = \frac{3}{2}$。
答案: $\boxed{\frac{3}{2}}$
或 使用洛必达法则:
$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1+3x)}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{3}{1+3x}}{2} = \frac{3}{2}$
答案: $\boxed{\frac{3}{2}}$
解析
本题主要考查函数极限的计算,涉及到因式分解化简、等价无穷小代换以及洛必达法则等知识点。
(1)计算 $\lim_{x \to -3} \frac{x^2 - 9}{x^2 + 7x + 12}$
- 步骤一:对分子分母进行因式分解
根据平方差公式 $a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)$,可得 $x^2 - 9 = (x - 3)(x + 3)$。
对于二次三项式 $x^2 + 7x + 12$,使用十字相乘法可得 $x^2 + 7x + 12 = (x + 3)(x + 4)$。
所以原式可化为 $\lim_{x \to -3} \frac{(x - 3)(x + 3)}{(x + 3)(x + 4)}$。 - 步骤二:消去共同因子
因为 $x \to -3$ 时,$x \neq -3$,即 $x + 3 \neq 0$,所以可以消去分子分母的共同因子 $(x + 3)$,得到 $\lim_{x \to -3} \frac{x - 3}{x + 4}$。 - 步骤三:代入求值
将 $x = -3$ 代入 $\frac{x - 3}{x + 4}$,可得 $\frac{-3 - 3}{-3 + 4} = \frac{-6}{1} = -6$。
(2)计算 $\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1 + 3x)}{2x}$
方法一:等价无穷小代换
- 步骤一:利用等价无穷小代换
当 $x \to 0$ 时,$\ln(1 + x) \sim x$,那么当 $x \to 0$ 时,$\ln(1 + 3x) \sim 3x$。
所以原式可化简为 $\lim_{x \to 0} \frac{3x}{2x}$。 - 步骤二:化简并求值
消去分子分母的共同因子 $x$,得到 $\lim_{x \to 0} \frac{3}{2} = \frac{3}{2}$。
方法二:洛必达法则
- 步骤一:判断是否满足洛必达法则的条件
当 $x \to 0$ 时,分子 $\ln(1 + 3x) \to \ln(1 + 3\times0) = 0$,分母 $2x \to 2\times0 = 0$,即原式为 $\frac{0}{0}$ 型的极限,可以使用洛必达法则。 - 步骤二:对分子分母分别求导
根据求导公式 $(\ln(1 + u))^\prime = \frac{u^\prime}{1 + u}$,对分子 $\ln(1 + 3x)$ 求导,令 $u = 3x$,则 $u^\prime = 3$,所以 $(\ln(1 + 3x))^\prime = \frac{3}{1 + 3x}$。
对分母 $2x$ 求导,根据求导公式 $(x^n)^\prime = nx^{n - 1}$,可得 $(2x)^\prime = 2$。 - 步骤三:计算极限
根据洛必达法则,$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1 + 3x)}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{3}{1 + 3x}}{2}$。
将 $x = 0$ 代入 $\frac{\frac{3}{1 + 3x}}{2}$,可得 $\frac{\frac{3}{1 + 3\times0}}{2} = \frac{3}{2}$。