求极限 lim _(xarrow +infty )((x+sqrt {1+{x)^2})}^dfrac (1{x)}

题目解答
答案
解析:

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是处理形如“∞的0次方”不定型极限的技巧。关键在于通过变形简化表达式,结合自然对数转换和等价无穷小替换进行求解。
解题核心思路:
- 识别极限类型:原式为“∞的0次方”型,需转化为指数函数与自然对数结合的形式。
- 简化底数表达式:利用代数变形或近似展开,将底数转化为更易处理的形式。
- 自然对数转换:对表达式取自然对数,将指数运算转化为乘法,便于极限计算。
- 求极限后还原:通过计算对数后的极限,最终取指数得到原极限值。
破题关键点:
- 底数变形:通过共轭乘法或泰勒展开,将底数转化为与$x$相关的简单表达式。
- 等价无穷小替换:当$x \to +\infty$时,$\sqrt{1+x^2} - x \approx \frac{1}{2x}$,简化计算过程。
- 极限性质应用:利用$\lim_{x \to +\infty} \frac{\ln x}{x} = 0$,快速判断极限值。
设原式为$L = \lim _{x\rightarrow +\infty }{(x+\sqrt {1+{x}^{2}})}^{\dfrac {1}{x}}$,步骤如下:
步骤1:取自然对数
对$L$取自然对数:
$\ln L = \lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x} \ln \left( x + \sqrt{1+x^2} \right)$
步骤2:简化底数表达式
利用共轭乘法变形:
$x + \sqrt{1+x^2} = \frac{1}{\sqrt{1+x^2} - x}$
因此,原式可转化为:
$\ln L = \lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x} \cdot \left( -\ln \left( \sqrt{1+x^2} - x \right) \right)$
步骤3:近似展开
当$x \to +\infty$时,$\sqrt{1+x^2} \approx x + \frac{1}{2x}$,故:
$\sqrt{1+x^2} - x \approx \frac{1}{2x}$
代入得:
$\ln \left( \sqrt{1+x^2} - x \right) \approx \ln \left( \frac{1}{2x} \right) = -\ln(2x) = -\ln 2 - \ln x$
步骤4:计算极限
将近似结果代入$\ln L$:
$\ln L = \lim_{x \to +\infty} \frac{\ln 2 + \ln x}{x}$
由于$\lim_{x \to +\infty} \frac{\ln x}{x} = 0$,故:
$$
\ln L = 0 \quad \Rightarrow \quad L = e^0 = 1
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