11、求极限lim_(x to infty)((2x+1)/(2x-2))^x.12、求极限lim_(x to 4)(x-4)/(sqrt(x-3)-1).13、求极限lim_(x to 0)(e^x^2-1)/(cos 2x-1).14、函数f(x)=} (2-x)^(1)/(x-1), & x<1 a, & xgeq1 在x=1上连续,求a的值.
11、求极限$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2x+1}{2x-2}\right)^x$. 12、求极限$\lim_{x \to 4}\frac{x-4}{\sqrt{x-3}-1}$. 13、求极限$\lim_{x \to 0}\frac{e^{x^2}-1}{\cos 2x-1}$. 14、函数$f(x)=\begin{cases} (2-x)^{\frac{1}{x-1}}, & x<1 \\ a, & x\geq1 \end{cases}$在$x=1$上连续,求$a$的值.
题目解答
答案
我们依次来解这四个极限题目,并给出详细的解题过程。
题目 11:求极限
$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2x+1}{2x-2}\right)^x$
解题思路:
我们先观察这个极限的形式:
$\left(\frac{2x+1}{2x-2}\right)^x$
当 $x \to \infty$ 时,分子和分母都趋于无穷大,但我们可以将其写成:
$\frac{2x+1}{2x-2} = 1 + \frac{3}{2x - 2}$
于是:
$\left(\frac{2x+1}{2x-2}\right)^x = \left(1 + \frac{3}{2x - 2}\right)^x$
我们考虑将指数部分拆分,使它更接近标准极限形式:
$\left(1 + \frac{3}{2x - 2}\right)^x = \left(1 + \frac{3}{2x - 2}\right)^{x} = \left(1 + \frac{3}{2x - 2}\right)^{\frac{2x - 2}{3} \cdot \frac{3x}{2x - 2}}$
令:
$\left(1 + \frac{3}{2x - 2}\right)^{\frac{2x - 2}{3}} \to e \quad \text{(标准极限形式)}$
所以整个表达式变为:
$\left(1 + \frac{3}{2x - 2}\right)^x \to e^{\frac{3x}{2x - 2}} \to e^{\frac{3}{2}} \quad \text{(当 } x \to \infty \text{ 时)}$
答案:
$\boxed{e^{\frac{3}{2}}}$
题目 12:求极限
$\lim_{x \to 4}\frac{x-4}{\sqrt{x-3}-1}$
解题思路:
这是一个典型的有理化问题。分子是 $x - 4$,分母是 $\sqrt{x - 3} - 1$。我们可以通过有理化分母来简化。
先对分母进行有理化:
$\frac{x - 4}{\sqrt{x - 3} - 1} \cdot \frac{\sqrt{x - 3} + 1}{\sqrt{x - 3} + 1} = \frac{(x - 4)(\sqrt{x - 3} + 1)}{x - 3 - 1} = \frac{(x - 4)(\sqrt{x - 3} + 1)}{x - 4}$
注意:$x - 4$ 可以约去,但要确保 $x \ne 4$,这在极限中是允许的。
所以:
$\lim_{x \to 4} \frac{(x - 4)(\sqrt{x - 3} + 1)}{x - 4} = \lim_{x \to 4} (\sqrt{x - 3} + 1)$
当 $x \to 4$ 时,$\sqrt{x - 3} \to \sqrt{1} = 1$,所以:
$\lim_{x \to 4} (\sqrt{x - 3} + 1) = 1 + 1 = 2$
答案:
$\boxed{2}$
题目 13:求极限
$\lim_{x \to 0}\frac{e^{x^2}-1}{\cos 2x - 1}$
解题思路:
这是一个 $0/0$ 型的极限,可以考虑使用泰勒展开或洛必达法则。
我们使用泰勒展开法:
- $e^{x^2} \approx 1 + x^2 + \frac{x^4}{2} + \cdots$
- $\cos 2x \approx 1 - 2x^2 + \frac{(2x)^4}{4!} + \cdots = 1 - 2x^2 + \frac{16x^4}{24} + \cdots = 1 - 2x^2 + \frac{2x^4}{3} + \cdots$
所以:
$e^{x^2} - 1 \approx x^2 + \frac{x^4}{2}$
$\cos 2x - 1 \approx -2x^2 + \frac{2x^4}{3}$
代入极限:
$\lim_{x \to 0} \frac{e^{x^2} - 1}{\cos 2x - 1} = \lim_{x \to 0} \frac{x^2 + \frac{x^4}{2}}{-2x^2 + \frac{2x^4}{3}} = \lim_{x \to 0} \frac{1 + \frac{x^2}{2}}{-2 + \frac{2x^2}{3}} = \frac{1}{-2} = -\frac{1}{2}$
答案:
$\boxed{-\frac{1}{2}}$
题目 14:函数
$f(x)=\begin{cases} (2-x)^{\frac{1}{x-1}}, & x<1 \\ a, & x\geq1 \end{cases}$
在 $x=1$ 上连续,求 $a$ 的值。
解题思路:
函数在 $x = 1$ 处连续,意味着:
$\lim_{x \to 1^-} f(x) = f(1) = a$
我们计算左极限:
$\lim_{x \to 1^-} (2 - x)^{\frac{1}{x - 1}}$
令 $x = 1 - t$,当 $x \to 1^-$,$t \to 0^+$,则:
$(2 - x)^{\frac{1}{x - 1}} = (2 - (1 - t))^{\frac{1}{(1 - t) - 1}} = (1 + t)^{\frac{1}{-t}} = \left(1 + t\right)^{-1/t}$
我们知道:
$\lim_{t \to 0^+} (1 + t)^{1/t} = e \Rightarrow \lim_{t \to 0^+} (1 + t)^{-1/t} = \frac{1}{e}$
所以:
$\lim_{x \to 1^-} f(x) = \frac{1}{e}$
因此,为了函数在 $x = 1$ 处连续,必须有:
$a = \frac{1}{e}$
答案:
$\boxed{\frac{1}{e}}$
总结答案:
- 第11题:$\boxed{e^{\frac{3}{2}}}$
- 第12题:$\boxed{2}$
- 第13题:$\boxed{-\frac{1}{2}}$
- 第14题:$\boxed{\frac{1}{e}}$