题目
underset(lim)(x→0)((1)/(x)-(1)/((e)^x-1))
$\underset{lim}{x→0}$($\frac{1}{x}$-$\frac{1}{{e}^{x}-1}$)
题目解答
答案
解:$\underset{lim}{x→0}$($\frac{1}{x}$-$\frac{1}{{e}^{x}-1}$)=$\underset{lim}{x→0}$ $\frac{{e}^{x}-1-x}{x{(e}^{x}-1)}$=$\underset{lim}{x→0}$ $\frac{{e}^{x}-1}{{e}^{x}-1+x{(e}^{x}-0)}$=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{{e}^{x}-1}{{e}^{x}(x+1)-1}$
=$\underset{lim}{x→0}$ $\frac{{e}^{x}}{{e}^{x}(x+1){+e}^{x}}$=$\frac{1}{1×(0+1)+1}$=$\frac{1}{2}$.
=$\underset{lim}{x→0}$ $\frac{{e}^{x}}{{e}^{x}(x+1){+e}^{x}}$=$\frac{1}{1×(0+1)+1}$=$\frac{1}{2}$.
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是处理0/0型不定式的能力,需要灵活运用洛必达法则或泰勒展开等方法。
解题核心思路:
- 合并分式,将原式转化为分式形式,观察是否为不定式;
- 若为0/0型,选择洛必达法则或泰勒展开简化表达式;
- 通过逐次求导或展开高阶项,消去低阶无穷小,最终求得极限值。
破题关键点:
- 识别分子分母的等价无穷小关系,或通过求导消除不定式;
- 泰勒展开可快速确定分子分母的主部,简化计算。
步骤1:合并分式
原式可合并为:
$\lim_{x \to 0} \left( \frac{1}{x} - \frac{1}{e^x - 1} \right) = \lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1 - x}{x(e^x - 1)}.$
步骤2:应用洛必达法则
分子 $e^x - 1 - x$ 和分母 $x(e^x - 1)$ 在 $x \to 0$ 时均趋近于 $0$,故为 $0/0$ 型不定式。对分子分母分别求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dx}(e^x - 1 - x) = e^x - 1$;
- 分母导数:$\frac{d}{dx}[x(e^x - 1)] = e^x - 1 + x e^x$。
此时极限变为:
$\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{e^x - 1 + x e^x}.$
步骤3:再次应用洛必达法则
分子 $e^x - 1$ 和分母 $e^x - 1 + x e^x$ 在 $x \to 0$ 时仍趋近于 $0$,故再次求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dx}(e^x - 1) = e^x$;
- 分母导数:$\frac{d}{dx}(e^x - 1 + x e^x) = e^x + e^x + x e^x = 2e^x + x e^x$。
最终极限为:
$\lim_{x \to 0} \frac{e^x}{2e^x + x e^x} = \frac{1}{2 \cdot 1 + 0} = \frac{1}{2}.$