logo
  • write-homewrite-home-active首页
  • icon-chaticon-chat-activeAI 智能助手
  • icon-pluginicon-plugin-active浏览器插件
  • icon-subjecticon-subject-active学科题目
  • icon-uploadicon-upload-active上传题库
  • 更多功能
  • icon-appicon-app-active手机APP
首页
/
数学
题目

已知 lim_(x to +infty) ( 5x - sqrt(ax^2 - bx + c) ) = 2,求 a, b 之值.

已知 $\lim_{x \to +\infty} \left( 5x - \sqrt{ax^2 - bx + c} \right) = 2$,求 $a, b$ 之值.

题目解答

答案

我们已知:

$\lim_{x \to +\infty} \left( 5x - \sqrt{ax^2 - bx + c} \right) = 2$

要求 $ a $ 和 $ b $ 的值(注意:题目未要求 $ c $,所以 $ c $ 可能作为中间参数消去)。

第一步:分析极限形式

当 $ x \to +\infty $,表达式为 $ 5x - \sqrt{ax^2 - bx + c} $。

我们注意到,若 $ \sqrt{ax^2 - bx + c} $ 的增长速度与 $ 5x $ 相当,才可能使极限为有限值(这里是 2)。因此,根号内的二次项必须与 $ 5x $ 匹配。

即:
$\sqrt{ax^2 - bx + c} \sim \sqrt{a}x \quad (x \to \infty)$
所以:
$5x - \sqrt{a}x \to 2 \quad \text{(有限值)}$
这说明 $ 5 - \sqrt{a} = 0 $,否则极限会趋于无穷或负无穷。

第二步:确定 $ a $

由上述分析:
$\lim_{x \to \infty} (5x - \sqrt{a}x + \cdots) = (5 - \sqrt{a})x + \cdots$
若 $ 5 - \sqrt{a} \ne 0 $,极限为 $ \pm\infty $,但题目中极限为 2(有限),所以必须有:
$5 - \sqrt{a} = 0 \quad \Rightarrow \quad \sqrt{a} = 5 \quad \Rightarrow \quad a = 25$

第三步:代入 $ a = 25 $,化简极限

现在极限变为:
$\lim_{x \to +\infty} \left( 5x - \sqrt{25x^2 - bx + c} \right) = 2$

我们对这个表达式进行有理化处理。

令:
$L = \lim_{x \to +\infty} \left( 5x - \sqrt{25x^2 - bx + c} \right)$

乘以共轭式:
$L = \lim_{x \to +\infty} \frac{(5x - \sqrt{25x^2 - bx + c})(5x + \sqrt{25x^2 - bx + c})}{5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}}$

分子是平方差:
$(5x)^2 - (25x^2 - bx + c) = 25x^2 - (25x^2 - bx + c) = bx - c$

分母是:
$5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}$

所以:
$L = \lim_{x \to +\infty} \frac{bx - c}{5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}} = 2$

第四步:化简分母

我们来分析分母:
$\sqrt{25x^2 - bx + c} = \sqrt{25x^2\left(1 - \frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2}\right)} = 5x \sqrt{1 - \frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2}}$

利用泰勒展开 $ \sqrt{1 + u} \approx 1 + \frac{u}{2} - \frac{u^2}{8} + \cdots $,当 $ u \to 0 $:

$\sqrt{1 - \frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2}} \approx 1 - \frac{b}{50x} + o\left(\frac{1}{x}\right)$

所以:
$\sqrt{25x^2 - bx + c} \approx 5x \left(1 - \frac{b}{50x} \right) = 5x - \frac{b}{10} + o(1)$

于是分母:
$5x + \sqrt{25x^2 - bx + c} \approx 5x + \left(5x - \frac{b}{10} \right) = 10x - \frac{b}{10} + o(1)$

分子:
$bx - c$

所以整体:
$\frac{bx - c}{10x - \frac{b}{10} + o(1)} \to \frac{b}{10} \quad \text{当 } x \to \infty$

因为分子分母都是一次式,极限为系数比:
$\lim_{x \to \infty} \frac{bx - c}{10x + o(x)} = \frac{b}{10}$

但题目说这个极限等于 2,所以:
$\frac{b}{10} = 2 \quad \Rightarrow \quad b = 20$

第五步:验证

我们得到:

  • $ a = 25 $
  • $ b = 20 $

现在验证极限是否为 2。

考虑:
$\lim_{x \to \infty} \left( 5x - \sqrt{25x^2 - 20x + c} \right)$

再次有理化:
$= \lim_{x \to \infty} \frac{25x^2 - (25x^2 - 20x + c)}{5x + \sqrt{25x^2 - 20x + c}} = \lim_{x \to \infty} \frac{20x - c}{5x + \sqrt{25x^2 - 20x + c}}$

分母:
$\sqrt{25x^2 - 20x + c} = 5x \sqrt{1 - \frac{4}{5x} + \frac{c}{25x^2}} \approx 5x \left(1 - \frac{2}{5x} \right) = 5x - 2 + o(1)$

所以分母:
$5x + (5x - 2) = 10x - 2 + o(1)$

分子:$ 20x - c $

所以:
$\frac{20x - c}{10x - 2} \to \frac{20}{10} = 2 \quad \text{当 } x \to \infty$

极限为 2,符合题意。注意常数项 $ c $ 不影响极限值(在分子是 $ -c $,分母是 $ -2 $,但高阶项主导),所以 $ c $ 可以是任意实数,不影响结果。

最终答案:

$\boxed{a = 25, \quad b = 20}$

解析

本题主要考查极限极限的计算以及对极限存在条件的分析。解题的关键思路是先根据极限为有限值确定$a$的值,再通过对极限表达式进行有理化化简,进而求出\b)的值。

  1. 确定$a$的值:
    • 当$x \to +\infty$时,若要使$\lim_{x \to +\infty} (5x - \sqrt{ax^2 - bx + c})$为有限值$2$,则$\sqrt{5x}$与$\sqrt{ax^2 - bx + c}$的增长速度必须相当。
    • 因为$\sqrt{ax^2 - bx + c} \sim \sqrt{a}x$($x \to \infty$),所以$5x - \sqrt{a}x \to 2$(有限值),所以$5 - \sqrt{a} = 0$。
    • 解方程$5 - \sqrt{a} =0$,移项可得$\sqrt{a}=5$,两边同时平方得$a = 25$。
  2. 化简极限并确定$b$的值:
    • 将$a = 25$代入原式,得到$\lim_{x \to +\infty} (5x - \sqrt{25x^2 - bx + c}) = 2$。
    • 对该式进行有理化,分子分母同时乘以$5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}$,根据平方差公式$(m - n)(m + n)=m^2 - n^2$,可得:
      $\lim_{x \to +\infty} \frac{(5x - \sqrt{25x^2 - bx + c})(5x + \sqrt{25x^2 - bx + c})}{5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}}=\lim_{x \to +\infty} \frac{25x^2-(25x^2 - bx + c)}{5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}}=\lim_{x \to +\infty} \frac{bx - c}{5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}}$
    • 对分母$\sqrt{25x^2 - bx + c}$进行化简,$\sqrt{25x^2 - bx + c}=\sqrt{25x^2(1 - \frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2})}=5x\sqrt{1 - \frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2}}$。
    • 当$x \to +\infty$时,利用泰勒展开$\sqrt{1 + u} \approx 1 + \frac{u}{2}$($u \to 0$),这里$u = -\frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2}}$,则$\sqrt{1 - \frac{b}{25x} + \frac{c}{25x^2}}\approx 1 - \frac{b}{50x}$,所以$\sqrt{25x^2 - bx + c}\approx 5x(1 - \frac{b}{50x}) = 5x - \frac{b}{10}$。
    • 那么分母$5x + \sqrt{25x^2 - bx + c}\approx 5x + 5x - \frac{b}{10}=10x - \frac{b}{10}$。
    • 此时极限$\lim_{x \to +\infty} \frac{bx - c}{10x - \frac{b}{10}}$,因为分子分母都是一次式,根据极限运算法则$\lim_{x \to \infty} \frac{mx + n}{px + q}=\frac{m}{p}$($p\neq0$),可得$\lim_{x \to +\infty} \frac{bx - c}{10x - \frac{b}{10}}=\frac{b}{10}$。
    • 又因为已知极限值为$2$,所以$\frac{b}{10}=2$,解得$b = 20$。
  3. **验证:
    • 将$a = 25$,$b = 20$代入原式$\lim_{x \to +\infty} (5x - \sqrt{25x^2 - 20x + c})$,再次有理化得$\lim_{x \to +\infty} \frac{25x^2-(25x^2 - 20x + c)}{5x + \sqrt{25x^2 - 20x + c}}=\lim_{x \to +\infty} \frac{20x - c}{5x + \sqrt{25x^2 - 20x + c}}$。
    • 对分母$\sqrt{25x^2 - 20x + c}$化简,$\sqrt{25x^2 - 20x + c}=5x\sqrt{1 - \frac{4}{5x} + \frac{c}{25x^2}}\approx 5x(1 - \frac{2}{5x}) = 5x - 2$,分母$5x + \sqrt{25x^2 - 20x + c}\approx 5x + 5x - 2 = 10x - 2$。
    • 则$\lim_{x \to +\infty} \frac{20x - c}{10x - 2}=\frac{20}{10}=2$,符合题意。

相关问题

  • 从下面各数中找出所有的质数. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

  • 4.已知 sin alpha =-dfrac (3)(5), 且α是第三象限的角,则 cos alpha = __ ,-|||-tan alpha = __ o

  • 设A、B为事件P( A )=0.5 , P(A+B )=0.75,则 (Boverline (A))=_______。

  • 12 3 45 6 7 8 910 11 12 13 14 15 1617 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 3637 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 4950 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 请找出左图表的规则(至少5个)

  • 下列命题中错误的是( )A B C D

  • 已知一元二次函数的图像的顶点坐标为(1,2),并且经过点P(3,-4),求:(1)函数的解析式;(2)函数图像的对称轴(3)函数单调减的区间。

  • 10 . 函数(x)=sin (2x+dfrac (pi )(6))的最小正周期为___________ .

  • 计算: (log )_(2)9cdot (log )_(3)4= __

  • 【单选题】设U=(u1,u2,u3,u4), 有模糊集合A、B:A = 0.1/u1 + 0.7/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4,B = 0.3/u1 + 0.2/u2 + 0.6/u3 + 0.4/u4,则模糊集合A与B的交、并、补运算结果正确的一项是 。A. A 与 B 的交运算: 0.1/u1 + 0.2/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4B. A 与 B 的并运算: 0.1/u1 + 0.7/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4C. A 的补运算: 0.9/u1 + 0.3/u2 + 0.4/u3 + 0.4/u4D. B 的补运算: 0.7/u1 + 0.8/u2 + 0.4/u3 + 0.4/u4

  • 7.求过点 (3,1,-2) 且通过直线 dfrac (x-4)(5)=dfrac (y+3)(2)=dfrac (z)(1) 的平面方程.

  • 考虑下面的频繁3-项集的集合:⑴ 2, 3}, (1,2,4), (1,2, 5), (1,3,4), (1, 3, 5), (2, 3,4), (2, 3, 5), (3,4, 5)假 定数据集中只有5个项,采用合并策略,由候选产生过程得到4-项集不包含()A. 1, 2, 3, 4B. 1, 2, 3, 5C. 1, 2,4, 5D. 1,3, 4, 5

  • A+BC =

  • 下列哪项不是命题()A. 我正在说谎。B. 13能被6整除。C. 你在吃饭吗D. 北京是中国的首都。

  • 下列哪项不是命题()A. 我正在说谎。B. 北京是中国的首都C. 你在吃饭吗D. 13能被6整除。

  • 综合测评总分包括学业成绩(A)平时表现成绩(B)两部分满分均为一百分,学业成绩、平时表现成绩所占比例分别为( 用公式表示如下综合测评总分S=AX80%+BX20%。80%、20%B. 70% 、 30%C. 50%、50%D. 60%、40%

  • https:/img.cdnjtzy.com/zyb_a9fbde2ddd269cef5638c27e19aff9b4.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm一个底面是圆形的扫地机器人,贴合着一块地毯边缘行进一周(如图)。这块地毯的两端是半圆形中间是长方形。扫地机器人圆形底面的半径是https:/img.cdnjtzy.com/zyb_10216bc971f58ed03f5ceaf1efd30f89.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm,它的圆心走过路线的长度是______https:/img.cdnjtzy.com/zyb_b5517f317a704553c4186b8deb5b7a51.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm。​

  • 【填空题】sin dfrac (11)(6)pi =___.

上一页下一页
logo
广州极目未来文化科技有限公司
注册地址:广州市黄埔区揽月路8号135、136、137、138房
关于
  • 隐私政策
  • 服务协议
  • 权限详情
学科
  • 医学
  • 政治学
  • 管理
  • 计算机
  • 教育
  • 数学
联系我们
  • 客服电话: 010-82893100
  • 公司邮箱: daxuesoutijiang@163.com
  • qt

©2023 广州极目未来文化科技有限公司 粤ICP备2023029972号    粤公网安备44011202002296号