曲线 y=ln(1+e^x) 的渐近线为
题目解答
答案
解析
渐近线是函数在特定方向(如$x \to \pm\infty$)趋近于某条直线的表现。本题需判断曲线$y = \ln(1 + e^x)$的渐近线类型,核心思路如下:
- 水平渐近线:当$x \to -\infty$时,分析函数值是否趋于常数;
- 斜渐近线:当$x \to +\infty$时,判断是否存在一次函数$y = ax + b$使得函数与该直线的差趋于$0$。
关键点:
- 当$x \to -\infty$时,$e^x \to 0$,函数值趋于$\ln 1 = 0$;
- 当$x \to +\infty$时,$1 + e^x \approx e^x$,函数近似为$\ln e^x = x$,需验证斜渐近线的存在性。
水平渐近线($x \to -\infty$)
当$x \to -\infty$时,$e^x \to 0$,因此:
$\lim_{x \to -\infty} \ln(1 + e^x) = \ln(1 + 0) = \ln 1 = 0$
结论:水平渐近线为$y = 0$。
斜渐近线($x \to +\infty$)
-
求斜率$a$:
$a = \lim_{x \to +\infty} \frac{y}{x} = \lim_{x \to +\infty} \frac{\ln(1 + e^x)}{x}$
当$x \to +\infty$时,$1 + e^x \approx e^x$,故:
$\ln(1 + e^x) \approx \ln e^x = x \quad \Rightarrow \quad a = \lim_{x \to +\infty} \frac{x}{x} = 1$ -
求截距$b$:
$b = \lim_{x \to +\infty} (y - a x) = \lim_{x \to +\infty} \left[ \ln(1 + e^x) - x \right]$
将表达式变形:
$\ln(1 + e^x) - x = \ln\left( \frac{1 + e^x}{e^x} \right) = \ln\left( 1 + e^{-x} \right)$
当$x \to +\infty$时,$e^{-x} \to 0$,故:
$\ln\left( 1 + e^{-x} \right) \to \ln 1 = 0$
结论:斜渐近线为$y = x$。