10.lim_(xtoinfty)(1+(1)/(xy))^(x^(2)/(x+y))(aneq0)=_
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的运算技巧,特别是利用重要极限公式$\lim_{z \to \infty} \left(1 + \frac{1}{z}\right)^z = e$来处理复杂表达式。
解题核心思路:
- 变形表达式:将原式改写为底数趋近于$e$的形式,指数部分单独处理。
- 分离变量:通过代数变形,将指数部分简化为与$a$相关的常数。
- 结合结果:利用极限的乘积法则,将底数的极限和指数的极限结合。
破题关键点:
- 识别重要极限形式,将底数部分构造为$\left(1 + \frac{1}{z}\right)^z$的结构。
- 正确化简指数部分,忽略低阶无穷小项,得到最终的指数值。
步骤1:变形底数部分
将原式改写为:
$\left(1 + \frac{1}{xy}\right)^{\frac{x^2}{x+y}} = \left[\left(1 + \frac{1}{xy}\right)^{xy}\right]^{\frac{x^2}{(x+y)xy}}.$
此时,底数部分$\left(1 + \frac{1}{xy}\right)^{xy}$的形式与重要极限$\lim_{z \to \infty} \left(1 + \frac{1}{z}\right)^z = e$一致。
步骤2:计算底数的极限
当$x \to \infty$时,若$y \neq 0$(即$a \neq 0$),则$xy \to \infty$,因此:
$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{xy}\right)^{xy} = e.$
步骤3:化简指数部分
指数部分为:
$\frac{x^2}{(x+y)xy} = \frac{x^2}{x y (x + y)} = \frac{x}{y(x + y)} = \frac{1}{y \left(1 + \frac{y}{x}\right)}.$
当$x \to \infty$时,$\frac{y}{x} \to 0$,因此:
$\lim_{x \to \infty} \frac{1}{y \left(1 + \frac{y}{x}\right)} = \frac{1}{y}.$
步骤4:结合结果
将底数的极限和指数的极限结合,得到:
$\left[e\right]^{\frac{1}{y}} = e^{\frac{1}{y}}.$
由于题目中$a \neq 0$,且最终结果与$a$相关,因此$y$应为$a$,最终结果为:
$e^{\frac{1}{a}}.$