[题目]-|||-设 lim _(xarrow infty )((dfrac {x+2a)(x-a))}^x=8 且 a≠0, 求常数a的值.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及指数函数形式的极限处理,需要灵活运用自然对数的变形和等价无穷小替换等技巧。
解题核心思路:
将原式取自然对数转化为对数形式的极限,通过等价无穷小替换或变量代换,将复杂分式转化为标准的指数极限形式,最终解方程求得参数。
破题关键点:
- 识别分式结构:将分式变形为
1 + 某个无穷小量的形式,便于应用等价无穷小替换。 - 变量代换:通过引入新变量简化表达式,将极限转化为标准的
$(1 + \frac{k}{t})^t$形式,其极限为$e^k$。 - 解方程:根据极限结果建立方程,解出未知常数$a$。
步骤1:取自然对数
设原式为$L = \lim _{x\rightarrow \infty }{(\dfrac {x+2a}{x-a})}^{x}=8$,两边取自然对数得:
$\ln L = \lim_{x \to \infty} x \cdot \ln \left( \dfrac{x + 2a}{x - a} \right)$
步骤2:分式变形
将分式$\dfrac{x + 2a}{x - a}$改写为$1 + \dfrac{3a}{x - a}$,即:
$\ln \left( 1 + \dfrac{3a}{x - a} \right)$
步骤3:等价无穷小替换
当$x \to \infty$时,$\dfrac{3a}{x - a}$趋近于$0$,利用$\ln(1 + t) \approx t$(当$t \to 0$),得:
$\ln L \approx \lim_{x \to \infty} x \cdot \dfrac{3a}{x - a}$
步骤4:化简极限表达式
分子分母同除以$x$,得:
$\lim_{x \to \infty} \dfrac{3a x}{x - a} = \lim_{x \to \infty} \dfrac{3a}{1 - \dfrac{a}{x}} = 3a$
步骤5:解方程求$a$
由$\ln L = 3a$且$L = 8$,得:
$3a = \ln 8 \implies a = \dfrac{\ln 8}{3} = \ln 2$