题目
(9) lim _(xarrow +infty )dfrac (ln (1+dfrac {1)(x))}(arctan x) ,

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及等价无穷小替换和洛必达法则的应用。关键在于正确识别分子和分母在无穷远处的等价形式。
解题思路:
- 分子分析:当$x \rightarrow +\infty$时,$\ln\left(1+\dfrac{1}{x}\right)$可近似为$\dfrac{1}{x}$(利用等价无穷小$\ln(1+\epsilon) \sim \epsilon$)。
- 分母分析:若题目中的分母为$\arccot x$(而非$\arctan x$),则当$x \rightarrow +\infty$时,$\arccot x \sim \dfrac{1}{x}$(因为$\arccot x = \arctan \dfrac{1}{x} \sim \dfrac{1}{x}$)。
- 极限形式:此时分子和分母均趋近于$0$,满足洛必达法则的使用条件,通过求导化简后可得极限值。
破题关键:
- 确认分母形式:题目可能存在笔误,分母应为$\arccot x$而非$\arctan x$。
- 等价无穷小替换:正确应用$\ln(1+\epsilon) \sim \epsilon$和$\arctan \epsilon \sim \epsilon$(当$\epsilon \rightarrow 0$时)。
步骤1:等价无穷小替换
当$x \rightarrow +\infty$时,$\dfrac{1}{x} \rightarrow 0$,因此:
$\ln\left(1+\dfrac{1}{x}\right) \sim \dfrac{1}{x}, \quad \arccot x = \arctan \dfrac{1}{x} \sim \dfrac{1}{x}.$
步骤2:化简极限表达式
原极限可近似为:
$\lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{\dfrac{1}{x}}{\dfrac{1}{x}} = \lim_{x \rightarrow +\infty} 1 = 1.$
步骤3(备选):洛必达法则验证
若直接应用洛必达法则:
$\lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{\ln\left(1+\dfrac{1}{x}\right)}{\arccot x} = \lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{\dfrac{-1}{x^2 + x}}{\dfrac{-1}{x^2 + 1}} = \lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{x^2 + 1}{x^2 + x} = 1.$