计算下列极限:(1) lim_(x to 2) (x^2 + 5)/(x - 3);(2) lim_(x to sqrt(3)) (x^2 - 3)/(x^2 + 1);(3) lim_(x to 1) (x^2 - 2x + 1)/(x^2 - 1);(4) lim_(x to 0) (4x^3 - 2x^2 + x)/(3x^2 + 2x);(5) lim_(h to 0) ((x + h)^2 - x^2)/(h);(6) lim_(x to infty) (2 - (1)/(x) + (1)/(x^2));(7) lim_(x to -1) (x^2 - 1)/(2x^2 - x - 1);(8) lim_(x to infty) (x^2 + x)/(x^4 - 3x^2 + 1);(9) lim_(x to 4) (x^2 - 6x + 8)/(x^2 - 5x + 4);
计算下列极限: (1) $\lim_{x \to 2} \frac{x^2 + 5}{x - 3}$; (2) $\lim_{x \to \sqrt{3}} \frac{x^2 - 3}{x^2 + 1}$; (3) $\lim_{x \to 1} \frac{x^2 - 2x + 1}{x^2 - 1}$; (4) $\lim_{x \to 0} \frac{4x^3 - 2x^2 + x}{3x^2 + 2x}$; (5) $\lim_{h \to 0} \frac{(x + h)^2 - x^2}{h}$; (6) $\lim_{x \to \infty} \left(2 - \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}\right)$; (7) $\lim_{x \to -1} \frac{x^2 - 1}{2x^2 - x - 1}$; (8) $\lim_{x \to \infty} \frac{x^2 + x}{x^4 - 3x^2 + 1}$; (9) $\lim_{x \to 4} \frac{x^2 - 6x + 8}{x^2 - 5x + 4}$;
题目解答
答案
我们来逐题计算这些极限。每题都会给出详细的解题过程和最终答案。
(1)
$\lim_{x \to 2} \frac{x^2 + 5}{x - 3}$
解题过程:
直接代入 $ x = 2 $:
$\frac{2^2 + 5}{2 - 3} = \frac{4 + 5}{-1} = \frac{9}{-1} = -9$
答案:
$\boxed{-9}$
(2)
$\lim_{x \to \sqrt{3}} \frac{x^2 - 3}{x^2 + 1}$
解题过程:
直接代入 $ x = \sqrt{3} $:
$\frac{(\sqrt{3})^2 - 3}{(\sqrt{3})^2 + 1} = \frac{3 - 3}{3 + 1} = \frac{0}{4} = 0$
答案:
$\boxed{0}$
(3)
$\lim_{x \to 1} \frac{x^2 - 2x + 1}{x^2 - 1}$
解题过程:
先因式分解分子和分母:
- 分子:$ x^2 - 2x + 1 = (x - 1)^2 $
- 分母:$ x^2 - 1 = (x - 1)(x + 1) $
所以原式变为:
$\lim_{x \to 1} \frac{(x - 1)^2}{(x - 1)(x + 1)} = \lim_{x \to 1} \frac{x - 1}{x + 1}$
再代入 $ x = 1 $:
$\frac{1 - 1}{1 + 1} = \frac{0}{2} = 0$
答案:
$\boxed{0}$
(4)
$\lim_{x \to 0} \frac{4x^3 - 2x^2 + x}{3x^2 + 2x}$
解题过程:
分子和分母都含有 $ x $,可以提取公因式:
- 分子:$ x(4x^2 - 2x + 1) $
- 分母:$ x(3x + 2) $
所以原式变为:
$\lim_{x \to 0} \frac{x(4x^2 - 2x + 1)}{x(3x + 2)} = \lim_{x \to 0} \frac{4x^2 - 2x + 1}{3x + 2}$
再代入 $ x = 0 $:
$\frac{4(0)^2 - 2(0) + 1}{3(0) + 2} = \frac{1}{2}$
答案:
$\boxed{\frac{1}{2}}$
(5)
$\lim_{h \to 0} \frac{(x + h)^2 - x^2}{h}$
解题过程:
展开分子:
$(x + h)^2 - x^2 = x^2 + 2xh + h^2 - x^2 = 2xh + h^2$
所以原式变为:
$\lim_{h \to 0} \frac{2xh + h^2}{h} = \lim_{h \to 0} (2x + h) = 2x$
答案:
$\boxed{2x}$
(6)
$\lim_{x \to \infty} \left(2 - \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}\right)$
解题过程:
当 $ x \to \infty $ 时,$ \frac{1}{x} \to 0 $,$ \frac{1}{x^2} \to 0 $,所以:
$2 - 0 + 0 = 2$
答案:
$\boxed{2}$
(7)
$\lim_{x \to -1} \frac{x^2 - 1}{2x^2 - x - 1}$
解题过程:
分子:$ x^2 - 1 = (x - 1)(x + 1) $
分母:$ 2x^2 - x - 1 $,尝试因式分解:
$2x^2 - x - 1 = (2x + 1)(x - 1)$
所以原式变为:
$\lim_{x \to -1} \frac{(x - 1)(x + 1)}{(2x + 1)(x - 1)} = \lim_{x \to -1} \frac{x + 1}{2x + 1}$
代入 $ x = -1 $:
$\frac{-1 + 1}{2(-1) + 1} = \frac{0}{-1} = 0$
答案:
$\boxed{0}$
(8)
$\lim_{x \to \infty} \frac{x^2 + x}{x^4 - 3x^2 + 1}$
解题过程:
分子和分母同时除以 $ x^4 $:
$\lim_{x \to \infty} \frac{\frac{x^2}{x^4} + \frac{x}{x^4}}{1 - \frac{3}{x^2} + \frac{1}{x^4}} = \lim_{x \to \infty} \frac{\frac{1}{x^2} + \frac{1}{x^3}}{1 - \frac{3}{x^2} + \frac{1}{x^4}}$
当 $ x \to \infty $,所有分母中的项都趋于 0,所以:
$\frac{0 + 0}{1 - 0 + 0} = 0$
答案:
$\boxed{0}$
(9)
$\lim_{x \to 4} \frac{x^2 - 6x + 8}{x^2 - 5x + 4}$
解题过程:
分子和分母都因式分解:
- 分子:$ x^2 - 6x + 8 = (x - 2)(x - 4) $
- 分母:$ x^2 - 5x + 4 = (x - 1)(x - 4) $
所以原式变为:
$\lim_{x \to 4} \frac{(x - 2)(x - 4)}{(x - 1)(x - 4)} = \lim_{x \to 4} \frac{x - 2}{x - 1}$
代入 $ x = 4 $:
$\frac{4 - 2}{4 - 1} = \frac{2}{3}$
答案:
$\boxed{\frac{2}{3}}$
✅ 总结答案:
- $-9$
- $0$
- $0$
- $\frac{1}{2}$
- $2x$
- $2$
- $0$
- $0$
- $\frac{2}{3}$
解析
- 直接代入法:当分母在趋向点处不为零时,可直接代入计算;
- 因式分解化简:分子分母因式分解后约去公因式,消除不定型;
- 无穷大极限:比较分子分母最高次数项,次数低者趋向于零;
- 导数定义:利用极限形式求导数;
- 多项式展开:展开后约分简化表达式。
第(1)题
直接代入
分母在$x=2$处值为$2-3=-1 \neq 0$,直接代入:
$\frac{2^2 + 5}{2 - 3} = \frac{9}{-1} = -9$
第(2)题
直接代入
分子为$(\sqrt{3})^2 - 3 = 0$,分母为$(\sqrt{3})^2 + 1 = 4$:
$\frac{0}{4} = 0$
第(3)题
因式分解
分子:$x^2 - 2x + 1 = (x-1)^2$
分母:$x^2 - 1 = (x-1)(x+1)$
约去公因式$(x-1)$后:
$\lim_{x \to 1} \frac{x-1}{x+1} = \frac{0}{2} = 0$
第(4)题
提取公因式
分子:$x(4x^2 - 2x + 1)$
分母:$x(3x + 2)$
约去$x$后:
$\lim_{x \to 0} \frac{4x^2 - 2x + 1}{3x + 2} = \frac{1}{2}$
第(5)题
展开分子
$(x+h)^2 - x^2 = 2xh + h^2$,约分后:
$\lim_{h \to 0} (2x + h) = 2x$
第(6)题
无穷大极限
当$x \to \infty$时,$\frac{1}{x}$和$\frac{1}{x^2}$均趋向于0:
$2 - 0 + 0 = 2$
第(7)题
因式分解
分子:$x^2 - 1 = (x-1)(x+1)$
分母:$2x^2 - x - 1 = (2x+1)(x-1)$
约去公因式$(x-1)$后:
$\lim_{x \to -1} \frac{x+1}{2x+1} = \frac{0}{-1} = 0$
第(8)题
分子分母最高次数比较
分子最高次数为$x^2$,分母为$x^4$,分子次数低于分母,极限为0:
$\lim_{x \to \infty} \frac{x^2}{x^4} = 0$
第(9)题
因式分解
分子:$x^2 - 6x + 8 = (x-2)(x-4)$
分母:$x^2 - 5x + 4 = (x-1)(x-4)$
约去公因式$(x-4)$后:
$\lim_{x \to 4} \frac{x-2}{x-1} = \frac{2}{3}$