题目
求极限lim _(xarrow 0)(dfrac (1+x)(1-{e)^-x}-dfrac (1)(x)).
求极限
.
题目解答
答案
对极限通分可得
,而当
时,
,因此极限

,所以答案
。
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及分式通分、泰勒展开(或等价无穷小替换)的应用,以及化简求极限的能力。
解题核心思路:
- 通分:将两个分式合并为一个分式,简化表达式;
- 泰勒展开:对$e^{-x}$展开到足够阶数,近似分子和分母中的非多项式项;
- 化简:通过展开后的多项式合并同类项,消去低阶无穷小,保留有效项;
- 求极限:约分后得到常数结果。
破题关键点:
- 正确展开$e^{-x}$的泰勒多项式,保留到二次项;
- 分子展开后需仔细合并同类项,确保低阶项抵消正确;
- 分母的等价无穷小替换,简化计算。
步骤1:通分合并分式
原式为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\left(\dfrac {1+x}{1-{e}^{-x}}-\dfrac {1}{x}\right)$
通分后,公共分母为$x(1 - e^{-x})$,分子为:
$x(1+x) - (1 - e^{-x})$
因此,原式可化简为:
$\lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{x(1+x) - (1 - e^{-x})}{x(1 - e^{-x})}$
步骤2:展开泰勒多项式
对$e^{-x}$展开到二次项:
$e^{-x} = 1 - x + \dfrac{x^2}{2} + o(x^2)$
代入分子和分母:
- 分子:
$x(1+x) - (1 - e^{-x}) = x + x^2 - \left(1 - \left(1 - x + \dfrac{x^2}{2}\right)\right) = x + x^2 - x + \dfrac{x^2}{2} = \dfrac{3x^2}{2}$ - 分母:
$x(1 - e^{-x}) = x \left(x - \dfrac{x^2}{2} + o(x^2)\right) = x^2 - \dfrac{x^3}{2} + o(x^3)$
步骤3:化简并求极限
将分子和分母代入分式:
$\lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{\dfrac{3x^2}{2}}{x^2 - \dfrac{x^3}{2} + o(x^3)} = \lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{\dfrac{3}{2}}{1 - \dfrac{x}{2} + o(x)} = \dfrac{3}{2}$