题目
设曲线f(x)=xn在点(1,1)处的切线与x轴的交点为(ξn,0),则 lim n→∞ f(ξn)=______.
设曲线f(x)=x
n在点(1,1)处的切线与x轴的交点为(ξ
n,0),则
f(ξn)=______.
| lim |
| n→∞ |
题目解答
答案
解;∵f′(1)=[nx
n-1]|
x=1=n
∴f(x)在(1,1)的切线为;y-1=n(x-1)
∴f(x)在(1,1)的切线与x轴的交点为; (1−
,0)
∴
f(ξn)=
(1−
)n=
[1+
](−n)(−1)=e−1
∴f(x)在(1,1)的切线为;y-1=n(x-1)
∴f(x)在(1,1)的切线与x轴的交点为; (1−
| 1 |
| n |
∴
| lim |
| n→∞ |
| lim |
| n→∞ |
| 1 |
| n |
| lim |
| n→∞ |
| 1 |
| −n |
解析
考查要点:本题主要考查导数的几何意义(求切线方程)、直线与坐标轴交点的求法,以及极限的计算,特别是涉及自然指数$e$的极限形式。
解题核心思路:
- 求导数:确定曲线$f(x)=x^n$在点$(1,1)$处的切线斜率;
- 写切线方程:利用点斜式方程写出切线表达式;
- 求交点:令切线方程中$y=0$,解出$x$坐标$\xi_n$;
- 求极限:将$\xi_n$代入$f(x)$,利用重要极限$\lim_{n \to \infty} \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n = e$的变形形式求解。
破题关键:
- 导数计算:$f'(1) = n \cdot 1^{n-1} = n$;
- 切线方程:$y - 1 = n(x - 1)$;
- 交点坐标:$\xi_n = 1 - \frac{1}{n}$;
- 极限变形:$\left(1 - \frac{1}{n}\right)^n = \left[1 + \left(-\frac{1}{n}\right)\right]^n \to e^{-1}$。
1. 求导数与切线方程
函数$f(x) = x^n$的导数为$f'(x) = n x^{n-1}$,在$x=1$处,导数值为:
$f'(1) = n \cdot 1^{n-1} = n$
因此,曲线在点$(1,1)$处的切线方程为:
$y - 1 = n(x - 1)$
2. 求切线与x轴的交点
令$y = 0$,代入切线方程:
$0 - 1 = n(x - 1) \implies x - 1 = -\frac{1}{n} \implies x = 1 - \frac{1}{n}$
因此,交点为$\xi_n = 1 - \frac{1}{n}$。
3. 计算$f(\xi_n)$的极限
将$\xi_n$代入$f(x)$:
$f(\xi_n) = \left(1 - \frac{1}{n}\right)^n$
利用重要极限公式$\lim_{n \to \infty} \left(1 + \frac{a}{n}\right)^n = e^a$,令$a = -1$,得:
$\lim_{n \to \infty} \left(1 - \frac{1}{n}\right)^n = e^{-1}$