6/40单选题(2.5分) (单选题)求lim_(xtoinfty)(1-(1)/(x))^x =()A. (1)/(e)B. 1C. 0D. e
A. $\frac{1}{e}$
B. 1
C. 0
D. e
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是涉及自然对数和指数函数的变形技巧,以及利用泰勒展开或等价无穷小替换处理复杂表达式的能力。
解题核心思路:
将原式转化为指数函数的形式,通过取自然对数简化运算,结合泰勒展开或等价无穷小替换展开对数项,最终求出极限值。关键在于灵活运用极限与对数的连续性,将乘幂转化为线性运算。
步骤1:取自然对数简化表达式
设原式极限为$L$,即:
$L = \lim_{x \to \infty} \left(1 - \frac{1}{x}\right)^x$
取自然对数得:
$\ln L = \lim_{x \to \infty} x \cdot \ln \left(1 - \frac{1}{x}\right)$
步骤2:泰勒展开对数项
利用泰勒展开式$\ln(1 - y) \approx -y - \frac{y^2}{2} - \cdots$(当$y \to 0$时),令$y = \frac{1}{x}$,则:
$\ln \left(1 - \frac{1}{x}\right) \approx -\frac{1}{x} - \frac{1}{2x^2} - \cdots$
忽略高阶无穷小后,近似为:
$\ln \left(1 - \frac{1}{x}\right) \approx -\frac{1}{x}$
步骤3:计算极限
将近似式代入原极限表达式:
$\ln L = \lim_{x \to \infty} x \cdot \left(-\frac{1}{x}\right) = \lim_{x \to \infty} (-1) = -1$
步骤4:求指数得结果
对$\ln L = -1$取指数得:
$L = e^{-1} = \frac{1}{e}$