2.lim_(xtoinfty)((x+1)/(x))^-(x)/(2)= ( )A.e^-2 B.e^-(1)/(2) C.e^(1)/(2) D.e^2
题目解答
答案
为了求解极限 $\lim_{x\to\infty}\left(\frac{x+1}{x}\right)^{-\frac{x}{2}}$,我们可以使用自然对数和指数函数的性质。下面是一个逐步的解题过程:
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将表达式改写为指数形式:
$\left(\frac{x+1}{x}\right)^{-\frac{x}{2}} = e^{\ln\left(\left(\frac{x+1}{x}\right)^{-\frac{x}{2}}\right)}$
利用对数的性质 $\ln(a^b) = b\ln(a)$,我们得到:
$\ln\left(\left(\frac{x+1}{x}\right)^{-\frac{x}{2}}\right) = -\frac{x}{2} \ln\left(\frac{x+1}{x}\right)$
所以,原极限可以写为:
$\lim_{x\to\infty}\left(\frac{x+1}{x}\right)^{-\frac{x}{2}} = \lim_{x\to\infty} e^{-\frac{x}{2} \ln\left(\frac{x+1}{x}\right)}$ -
求解指数部分的极限:
我们需要求解:
$\lim_{x\to\infty} -\frac{x}{2} \ln\left(\frac{x+1}{x}\right)$
首先,简化对数内的表达式:
$\frac{x+1}{x} = 1 + \frac{1}{x}$
所以,极限变为:
$\lim_{x\to\infty} -\frac{x}{2} \ln\left(1 + \frac{1}{x}\right)$ -
使用对数的近似:
当 $x$ 趋于无穷大时,$\frac{1}{x}$ 趋于 0。对于小的 $y$,我们有 $\ln(1 + y) \approx y$。因此,当 $x$ 趋于无穷大时,$\ln\left(1 + \frac{1}{x}\right) \approx \frac{1}{x}$。代入这个近似,我们得到:
$\lim_{x\to\infty} -\frac{x}{2} \cdot \frac{1}{x} = \lim_{x\to\infty} -\frac{1}{2} = -\frac{1}{2}$ -
将结果代回指数形式:
$\lim_{x\to\infty} e^{-\frac{x}{2} \ln\left(\frac{x+1}{x}\right)} = e^{-\frac{1}{2}}$
因此,原极限的值是 $e^{-\frac{1}{2}}$。正确答案是 $\boxed{B}$。