题目
lim _(xarrow 0)dfrac (x{int )_(0)^x((e)^2t-1)dt}(ln (1+{x)^3)}。
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题目解答
答案




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解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及积分与对数函数的结合,需要灵活运用等价无穷小替换和洛必达法则。
解题核心思路:
- 分母处理:当$x \rightarrow 0$时,$\ln(1+x^3) \sim x^3$,简化分母。
- 分子处理:将积分$\int_0^x (e^{2t}-1)dt$与$x$相乘后,通过洛必达法则转化为更简单的表达式。
- 极限计算:通过两次应用洛必达法则,逐步化简最终求得极限值。
破题关键点:
- 等价无穷小替换简化分母。
- 积分求导的转换(积分上限函数的导数即为被积函数)。
- 泰勒展开辅助验证中间步骤的合理性。
步骤1:简化分母
当$x \rightarrow 0$时,$\ln(1+x^3) \sim x^3$,因此原式可化简为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {x{\int }_{0}^{x}({e}^{2t}-1)dt}{x^3} = \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{\int }_{0}^{x}({e}^{2t}-1)dt}{x^2}.$
步骤2:应用洛必达法则
此时分子$\int_0^x (e^{2t}-1)dt$和分母$x^2$均趋近于0,满足0/0型不定式,对分子和分母分别求导:
- 分子导数:$\dfrac{d}{dx} \int_0^x (e^{2t}-1)dt = e^{2x} - 1$;
- 分母导数:$\dfrac{d}{dx} x^2 = 2x$。
因此极限变为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {e^{2x} - 1}{2x}.$
步骤3:再次应用洛必达法则
此时分子$e^{2x} - 1$和分母$2x$仍满足0/0型不定式,再次求导:
- 分子导数:$\dfrac{d}{dx} (e^{2x} - 1) = 2e^{2x}$;
- 分母导数:$\dfrac{d}{dx} (2x) = 2$。
因此极限变为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {2e^{2x}}{2} = \lim _{x\rightarrow 0} e^{2x} = 1.$