题目
[题目 lim _(xarrow 0)dfrac (ln {(1+x))^dfrac (1{x)-1}}(x)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及对数运算、泰勒展开或洛必达法则的应用。
解题核心思路:
- 化简表达式:利用对数性质将分子变形,转化为更易处理的形式。
- 识别未定式:分子和分母在$x \to 0$时均趋近于0,属于$\frac{0}{0}$型未定式,可考虑使用洛必达法则或泰勒展开。
- 选择方法:泰勒展开能直接展开$\ln(1+x)$,快速得到结果;洛必达法则需多次应用,但步骤清晰。
破题关键点:
- 正确化简分子:将$\ln{(1+x)^{\frac{1}{x}}}$转化为$\frac{\ln(1+x)}{x}$。
- 识别高阶无穷小:通过泰勒展开或导数计算,找到分子中的主部项。
原式化简:
$\begin{aligned}\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {\ln {(1+x)}^{\dfrac {1}{x}}-1}{x} &= \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {\dfrac{\ln(1+x)}{x} -1}{x} \\&= \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {\ln(1+x) -x}{x^2}.\end{aligned}$
方法一:泰勒展开
将$\ln(1+x)$展开为泰勒级数:
$\ln(1+x) = x - \dfrac{x^2}{2} + \dfrac{x^3}{3} - \cdots.$
代入分子:
$\ln(1+x) -x = -\dfrac{x^2}{2} + \dfrac{x^3}{3} - \cdots.$
因此,原式化简为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{ -\dfrac{x^2}{2} + \cdots }{x^2} = -\dfrac{1}{2}.$
方法二:洛必达法则
- 第一次应用洛必达:
分子导数为$\dfrac{1}{1+x} -1$,分母导数为$2x$,得:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{\dfrac{1}{1+x} -1}{2x} = \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{-x}{2x(1+x)} = \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{-1}{2(1+x)}.$ - 直接代入$x=0$:
$\dfrac{-1}{2(1+0)} = -\dfrac{1}{2}.$