题目
5.求下列极限:-|||-(2)lim (1+sin2t)it dt-|||-x

题目解答
答案

解析
本题考查变上限积分的极限求解,核心思路是应用洛必达法则。当$x \to 0$时,分子中的积分和分母$x$均趋近于$0$,形成$\dfrac{0}{0}$型不定式。关键在于正确应用洛必达法则,并对被积函数进行泰勒展开或自然对数的极限形式处理。
步骤1:验证洛必达法则的适用性
当$x \to 0$时,分子$\int_{0}^{x} (1+\sin 2t)^{\frac{1}{t}} dt$和分母$x$均趋近于$0$,满足$\dfrac{0}{0}$型不定式,可应用洛必达法则。
步骤2:应用洛必达法则
对分子和分母分别求导:
- 分子导数:根据变上限积分求导法则,导数为被积函数在$x$处的值,即$(1+\sin 2x)^{\frac{1}{x}}$。
- 分母导数:导数为$1$。
因此,极限转化为:
$\lim_{x \to 0} (1+\sin 2x)^{\frac{1}{x}}$
步骤3:化简极限表达式
将表达式变形为自然对数形式:
$\lim_{x \to 0} \left[ \left(1+\sin 2x \right)^{\frac{1}{\sin 2x}} \right]^{\frac{\sin 2x}{x}}$
当$x \to 0$时,$\sin 2x \approx 2x$,因此$\frac{\sin 2x}{x} \to 2$,且$\lim_{y \to 0} (1+y)^{\frac{1}{y}} = e$。最终极限为:
$e^{2}$