1 设lim_(xto0)(1+x+(f(x))/(x))^(1)/(x)=e^3,则lim_(xto0)(1+(f(x))/(x))^(1)/(x)=____.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的运算,特别是利用等价无穷小替换和对数转换处理指数型极限问题。
解题核心思路:
- 对数转换:将指数型极限转化为多项式形式,简化计算。
- 等价无穷小替换:利用$\ln(1+u) \sim u$(当$u \to 0$)简化表达式。
- 阶的分析:通过已知条件确定$f(x)$的阶,进而求解目标极限。
破题关键点:
- 从已知条件出发,通过取对数和等价无穷小替换,确定$f(x)$的主部为$2x^2$。
- 将目标极限表达式中的$f(x)$替换为$2x^2$,再次利用等价无穷小替换求解。
已知条件:
$\lim_{x \to 0} \left(1 + x + \frac{f(x)}{x}\right)^{\frac{1}{x}} = e^3$
步骤1:取对数化简
对等式两边取自然对数:
$\lim_{x \to 0} \frac{1}{x} \ln\left(1 + x + \frac{f(x)}{x}\right) = 3$
步骤2:应用等价无穷小替换
当$x \to 0$时,$x + \frac{f(x)}{x} \to 0$,故$\ln(1 + x + \frac{f(x)}{x}) \sim x + \frac{f(x)}{x}$,代入得:
$\lim_{x \to 0} \frac{1}{x} \left(x + \frac{f(x)}{x}\right) = 3$
步骤3:化简求$f(x)$的阶
展开后:
$\lim_{x \to 0} \left(1 + \frac{f(x)}{x^2}\right) = 3 \implies \lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x^2} = 2$
因此,$f(x) \sim 2x^2$(当$x \to 0$)。
目标极限:
$\lim_{x \to 0} \left(1 + \frac{f(x)}{x}\right)^{\frac{1}{x}}$
步骤4:取对数化简目标极限
对目标极限取自然对数:
$\lim_{x \to 0} \frac{1}{x} \ln\left(1 + \frac{f(x)}{x}\right)$
步骤5:应用等价无穷小替换
由$f(x) \sim 2x^2$,得$\frac{f(x)}{x} \sim 2x$,故$\ln(1 + 2x) \sim 2x$,代入得:
$\lim_{x \to 0} \frac{1}{x} \cdot 2x = 2$
最终结果:
原极限为$e^2$。