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数学
题目

求lim _(xarrow infty )[ x-(x)^2ln (1+dfrac (1)(x))] -|||-__

求

题目解答

答案

根据已知条件可得:

令,当时,

故可得:

原式

型,利用洛必达定理:

原式

故本题的正确答案为

解析

考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是处理“∞ - ∞”型不定式的方法,以及变量替换、泰勒展开或洛必达法则的应用。

解题核心思路:

  1. 变量替换:令$t = \dfrac{1}{x}$,将原式转化为关于$t$的表达式,当$x \to \infty$时,$t \to 0$。
  2. 化简表达式:将原式转化为分式形式$\dfrac{t - \ln(1+t)}{t^2}$,利用洛必达法则或泰勒展开求解。
  3. 关键点:通过两次应用洛必达法则或展开$\ln(1+t)$的泰勒级数,找到分子与分母的主导项,从而求得极限。

变量替换与表达式转化

令$t = \dfrac{1}{x}$,当$x \to \infty$时,$t \to 0$。原式可变形为:
$\begin{aligned}\lim _{x\rightarrow \infty }[ x-{x}^{2}\ln (1+\dfrac {1}{x})] &= \lim _{t\rightarrow 0} \left[ \dfrac{1}{t} - \dfrac{\ln(1+t)}{t^2} \right] \\&= \lim _{t\rightarrow 0} \dfrac{t - \ln(1+t)}{t^2}.\end{aligned}$

应用洛必达法则

当$t \to 0$时,分子$t - \ln(1+t) \to 0$,分母$t^2 \to 0$,属于$\dfrac{0}{0}$型不定式,可应用洛必达法则:

  1. 第一次求导:
    $\lim _{t\rightarrow 0} \dfrac{1 - \dfrac{1}{1+t}}{2t} = \lim _{t\rightarrow 0} \dfrac{\dfrac{t}{1+t}}{2t} = \lim _{t\rightarrow 0} \dfrac{1}{2(1+t)}.$
  2. 第二次求导:
    直接代入$t = 0$得:
    $\dfrac{1}{2(1+0)} = \dfrac{1}{2}.$

泰勒展开验证

将$\ln(1+t)$展开为泰勒级数:
$\ln(1+t) = t - \dfrac{t^2}{2} + \dfrac{t^3}{3} - \cdots.$
代入分子$t - \ln(1+t)$得:
$t - \left( t - \dfrac{t^2}{2} + \cdots \right) = \dfrac{t^2}{2} - \dfrac{t^3}{3} + \cdots.$
因此,分式近似为:
$\dfrac{\dfrac{t^2}{2}}{t^2} = \dfrac{1}{2}.$

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