若lim _(xarrow 0)((dfrac {1+{e)^x}(2))}^cot x=-|||-__ ..
若
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题目解答
答案
答案:
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解析
考查要点:本题主要考查变限指数函数的极限计算,涉及等价无穷小替换、泰勒展开以及自然对数的转换技巧。
解题核心思路:
- 识别极限类型:题目属于“$1^{\infty}$”型不定式,需通过取自然对数转化为可处理的形式。
- 简化表达式:利用泰勒展开或等价无穷小替换,将底数和指数部分展开,提取主要项。
- 极限计算:结合展开后的表达式,计算对数后的极限,最后通过指数还原结果。
破题关键点:
- 底数部分:将$\dfrac{1+e^x}{2}$展开为$1+\dfrac{x}{2}+o(x)$。
- 指数部分:将$\cot x$近似为$\dfrac{1}{x}$(忽略高阶小项)。
- 结合公式:利用$\lim_{x \to 0}(1+kx)^{1/x}=e^k$直接得出结果。
步骤1:取自然对数
设原式为$L$,则$\ln L = \lim_{x \to 0} \cot x \cdot \ln\left(\dfrac{1+e^x}{2}\right)$。
步骤2:展开底数部分
当$x \to 0$时,$e^x = 1 + x + \dfrac{x^2}{2} + o(x^2)$,因此:
$\dfrac{1+e^x}{2} = 1 + \dfrac{x}{2} + \dfrac{x^2}{4} + o(x^2).$
进一步展开对数:
$\ln\left(1 + \dfrac{x}{2} + \dfrac{x^2}{4}\right) \approx \dfrac{x}{2} + \dfrac{x^2}{8} + o(x^2).$
步骤3:近似指数部分
$\cot x = \dfrac{\cos x}{\sin x} \approx \dfrac{1 - \dfrac{x^2}{2}}{x - \dfrac{x^3}{6}} \approx \dfrac{1}{x} - \dfrac{x}{3} + o(x)$,保留主项$\dfrac{1}{x}$。
步骤4:计算极限
将主项代入$\ln L$:
$\ln L \approx \lim_{x \to 0} \left(\dfrac{1}{x} \cdot \dfrac{x}{2}\right) = \dfrac{1}{2}.$
步骤5:还原结果
因此,$L = e^{\ln L} = e^{\dfrac{1}{2}}$。