[题目] 求极限: lim _(xarrow -infty )dfrac (sqrt {4{x)^2+x-1}+x+1}(sqrt {{x)^2+sin x}}

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查函数在无穷远处的极限计算,涉及根式表达式的化简与近似展开,以及对主导项的识别。
解题核心思路:
当$x \rightarrow -\infty$时,分子和分母中的高次项占主导地位。通过提取最高次项,将根式表达式转化为易于处理的形式,并利用等价无穷小替换或泰勒展开对剩余项进行近似,最终化简求极限。
破题关键点:
- 分母处理:$\sqrt{x^2 + \sin x} \approx |x| = -x$(因$x$为负数)。
- 分子处理:将$\sqrt{4x^2 + x -1}$展开为$-2x \sqrt{1 + \frac{x-1}{4x^2}}$,并利用$\sqrt{1 + a} \approx 1 + \frac{a}{2}$(当$a \rightarrow 0$时)进行近似。
- 合并化简:将分子中的项合并后,高阶无穷小项可忽略,最终得到极限值。
步骤1:处理分母
当$x \rightarrow -\infty$时,$\sqrt{x^2 + \sin x} = |x| \sqrt{1 + \frac{\sin x}{x^2}} \approx |x| = -x$(因$x$为负数)。
步骤2:处理分子中的根式项
将$\sqrt{4x^2 + x -1}$展开:
$\begin{aligned}\sqrt{4x^2 + x -1} &= |x| \sqrt{4 + \frac{x-1}{x^2}} \\&= -x \cdot \sqrt{4 \left(1 + \frac{x-1}{4x^2}\right)} \\&= -2x \sqrt{1 + \frac{1}{4x} - \frac{1}{4x^2}}.\end{aligned}$
步骤3:泰勒展开近似
当$x \rightarrow -\infty$时,$\frac{1}{4x} - \frac{1}{4x^2} \rightarrow 0$,利用$\sqrt{1 + a} \approx 1 + \frac{a}{2}$:
$\sqrt{1 + \frac{1}{4x} - \frac{1}{4x^2}} \approx 1 + \frac{1}{8x} - \frac{1}{8x^2}.$
步骤4:化简分子
将根式项代入分子:
$\begin{aligned}\text{分子} &= -2x \left(1 + \frac{1}{8x}\right) + x + 1 \\&= -2x - \frac{1}{4} + x + 1 \\&= -x + \frac{3}{4}.\end{aligned}$
步骤5:整体化简分式
分式变为:
$\frac{-x + \frac{3}{4}}{-x} = 1 - \frac{3}{4x} \rightarrow 1 \quad (x \rightarrow -\infty).$