4. 求下列极限:(1) lim_(x to infty)e^(1)/(x);(3) lim_(x to infty)(1+(1)/(x))^(x)/(2);(5) lim_(x to infty)((3+x)/(6+x))^(x-1)/(2);(7) lim_(x to e)(ln x-1)/(x-e);
题目解答
答案
解析
- 第(1)题:考查指数函数的极限性质。当$x \to \infty$时,$\frac{1}{x} \to 0$,因此$e^{\frac{1}{x}}$的极限可直接通过代入计算。
- 第(3)题:利用自然对数的底$e$的定义。形如$\lim_{x \to \infty} \left(1+\frac{1}{x}\right)^x = e$,需将题目中的指数调整为标准形式。
- 第(5)题:需将分式$\frac{3+x}{6+x}$变形为$1+\frac{\text{常数}}{x}$的形式,再结合重要极限公式$\lim_{x \to \infty} \left(1+\frac{a}{x}\right)^x = e^a$。
- 第(7)题:属于$\frac{0}{0}$型不定式,需用洛必达法则,通过求导化简后求解。
第(1)题
分析指数部分
当$x \to \infty$时,$\frac{1}{x} \to 0$,因此:
$\lim_{x \to \infty} e^{\frac{1}{x}} = e^0 = 1.$
第(3)题
调整指数形式
将原式改写为:
$\left(1+\frac{1}{x}\right)^{\frac{x}{2}} = \left[\left(1+\frac{1}{x}\right)^x\right]^{\frac{1}{2}}.$
应用重要极限
当$x \to \infty$时,$\left(1+\frac{1}{x}\right)^x \to e$,因此:
$\lim_{x \to \infty} \left(1+\frac{1}{x}\right)^{\frac{x}{2}} = e^{\frac{1}{2}} = \sqrt{e}.$
第(5)题
化简分式
将分式变形为:
$\frac{3+x}{6+x} = 1 - \frac{3}{6+x}.$
取自然对数
令$y = \left(1 - \frac{3}{6+x}\right)^{\frac{x-1}{2}}$,则:
$\ln y = \frac{x-1}{2} \cdot \ln\left(1 - \frac{3}{6+x}\right).$
展开对数项
当$x \to \infty$时,$\frac{3}{6+x} \approx \frac{3}{x}$,因此:
$\ln y \approx \frac{x}{2} \cdot \left(-\frac{3}{x}\right) = -\frac{3}{2}.$
还原指数形式
因此:
$\lim_{x \to \infty} y = e^{-\frac{3}{2}}.$
第(7)题
应用洛必达法则
分子$\ln x - 1$和分母$x - e$在$x = e$时均趋近于$0$,因此:
$\lim_{x \to e} \frac{\ln x - 1}{x - e} = \lim_{x \to e} \frac{\frac{1}{x}}{1} = \frac{1}{e}.$