题目
【题目】-|||-计算下列极限:-|||-lim _(xarrow 0)((1+3{tan )^2x)}^(cot ^2x) .

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用重要极限公式求解复杂指数函数的极限,需要灵活进行变量替换和代数变形。
解题核心思路:
将原式转化为形如 $\lim_{u \rightarrow 0} (1 + ku)^{\frac{1}{u}} = e^k$ 的标准形式。关键在于识别底数和指数的结构关系,通过变量替换简化表达式。
破题关键点:
- 变量替换:令 $u = 3\tan^2 x$,将原式中的底数和指数用 $u$ 表示。
- 指数变形:利用 $\cot^2 x = \frac{1}{\tan^2 x}$,将指数转化为与 $u$ 相关的表达式。
- 应用重要极限:通过变形后的表达式直接应用重要极限公式。
步骤1:变量替换
令 $u = 3\tan^2 x$,当 $x \rightarrow 0$ 时,$\tan x \rightarrow 0$,因此 $u \rightarrow 0$。
步骤2:指数变形
原式的指数为 $\cot^2 x = \frac{1}{\tan^2 x} = \frac{3}{u}$(因为 $u = 3\tan^2 x$,所以 $\tan^2 x = \frac{u}{3}$)。
步骤3:改写原式
原式变为:
$\lim_{u \rightarrow 0} (1 + u)^{\frac{3}{u}} = \lim_{u \rightarrow 0} \left[(1 + u)^{\frac{1}{u}}\right]^3$
步骤4:应用重要极限
根据重要极限公式 $\lim_{u \rightarrow 0} (1 + u)^{\frac{1}{u}} = e$,得:
$\left[\lim_{u \rightarrow 0} (1 + u)^{\frac{1}{u}}\right]^3 = e^3$