题目
设f'(x)=(1)/(1+e^x^(2))+1,x∈(-∞,+∞),且lim_(xtoinfty)((x^2)/(1+x)-ax-b)=lim_(xtoinfty)[f(x+1)-f(x)],则a,b的值为()A. a=-1,b=-2B. a=1,b=2C. a=1,b=-2D. a=-1,b=2
设$f'(x)=\frac{1}{1+e^{x^{2}}}+1$,x∈(-∞,+∞),且$\lim_{x\to\infty}(\frac{x^{2}}{1+x}-ax-b)=\lim_{x\to\infty}[f(x+1)-f(x)]$,则a,b的值为()
A. a=-1,b=-2
B. a=1,b=2
C. a=1,b=-2
D. a=-1,b=2
题目解答
答案
C. a=1,b=-2
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算、导数的定义及积分中值定理的应用,同时涉及多项式除法和极限存在的条件。
解题核心思路:
- 处理右边极限:利用导数定义和积分中值定理,将$f(x+1)-f(x)$转化为积分形式,结合$f'(x)$在$x \to \infty$时的渐进行为,确定其极限值。
- 处理左边极限:通过多项式除法化简表达式$\frac{x^2}{1+x}$,分析极限存在的条件,建立关于$a$和$b$的方程。
破题关键点:
- 关键结论:当$x \to \infty$时,$f'(x) \to 1$,因此右边极限为$1$。
- 关键步骤:通过多项式除法将$\frac{x^2}{1+x}$展开,令高阶无穷小项的系数为零,确定$a$的值,再代入常数项求$b$。
右边极限分析
由$f'(x) = \frac{1}{1+e^{x^2}} + 1$,当$x \to \infty$时,$e^{x^2} \to +\infty$,故$\frac{1}{1+e^{x^2}} \to 0$,因此$f'(x) \to 1$。
根据积分中值定理:
$f(x+1) - f(x) = \int_{x}^{x+1} f'(t) \, dt.$
当$x \to \infty$时,$f'(t) \approx 1$,故积分结果趋近于$1 \cdot 1 = 1$,即:
$\lim_{x \to \infty} [f(x+1) - f(x)] = 1.$
左边极限化简
将$\frac{x^2}{1+x}$分解:
$\frac{x^2}{1+x} = x - 1 + \frac{1}{x+1}.$
代入原式:
$\frac{x^2}{1+x} - ax - b = (x - 1 + \frac{1}{x+1}) - ax - b = (1 - a)x + (-1 - b) + \frac{1}{x+1}.$
当$x \to \infty$时,$\frac{1}{x+1} \to 0$,剩余部分为$(1 - a)x + (-1 - b)$。
极限存在条件:
- 消去无穷项:令$1 - a = 0$,得$a = 1$。
- 常数项匹配:此时剩余常数项为$-1 - b$,根据等式$\lim_{x \to \infty} [左边] = 1$,得:
$-1 - b = 1 \implies b = -2.$