题目
(19)lim_(xto+infty)(x+sqrt(1+x^2))^(1)/(x);
(19)$\lim_{x\to+\infty}(x+\sqrt{1+x^{2}})^{\frac{1}{x}};$
题目解答
答案
设 $y = (x + \sqrt{1 + x^2})^{\frac{1}{x}}$,取对数得:
\[
\ln y = \frac{\ln (x + \sqrt{1 + x^2})}{x}
\]
使用洛必达法则(分子分母求导):
\[
\lim_{x \to +\infty} \ln y = \lim_{x \to +\infty} \frac{\frac{1}{\sqrt{1 + x^2}}}{1} = 0
\]
因此,$\lim_{x \to +\infty} y = e^0 = 1$。
**答案:** $\boxed{1}$
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是处理形如“$\infty^0$”未定式的方法,以及洛必达法则的应用。
解题核心思路:
- 取对数将原式转化为指数形式,简化计算。
- 洛必达法则处理分子分母均为无穷大的情况。
- 通过求导后的极限,结合自然指数函数的性质得出结果。
破题关键点:
- 识别极限形式为“$\infty^0$”,需取对数转化为“$e^{\lim}$”形式。
- 正确应用洛必达法则对分子$\ln(x+\sqrt{1+x^2})$和分母$x$求导。
- 简化导数表达式后,判断极限值为$0$,最终结果为$e^0=1$。
设$y = (x + \sqrt{1 + x^2})^{\frac{1}{x}}$,取对数得:
$\ln y = \frac{\ln(x + \sqrt{1 + x^2})}{x}$
当$x \to +\infty$时,分子$\ln(x + \sqrt{1 + x^2})$和分母$x$均趋近于$+\infty$,满足洛必达法则的条件。对分子分母分别求导:
- 分子导数:
$\frac{d}{dx} \ln(x + \sqrt{1 + x^2}) = \frac{1}{x + \sqrt{1 + x^2}} \cdot \left(1 + \frac{x}{\sqrt{1 + x^2}}\right)$ - 分母导数:
$\frac{d}{dx} x = 1$
应用洛必达法则后,极限变为:
$\lim_{x \to +\infty} \frac{\frac{1}{x + \sqrt{1 + x^2}} \cdot \left(1 + \frac{x}{\sqrt{1 + x^2}}\right)}{1}$
简化表达式:
当$x \to +\infty$时,$\sqrt{1 + x^2} \approx x$,因此:
$x + \sqrt{1 + x^2} \approx 2x, \quad \frac{x}{\sqrt{1 + x^2}} \approx 1$
代入后分子导数近似为:
$\frac{1}{2x} \cdot (1 + 1) = \frac{1}{x}$
故极限为:
$\lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x} = 0$
因此,$\ln y \to 0$,原式极限为:
$\lim_{x \to +\infty} y = e^0 = 1$