化简:lim _(xarrow +infty )(sqrt ({x)^2+x+1}-sqrt ({x)^2-x+1}).
化简:
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题目解答
答案
【解析】



解析
考查要点:本题主要考查无穷大极限的计算,特别是处理两个二次根式相减的极限问题。关键在于运用有理化方法消除根号相减带来的不定型,再结合无穷大时的近似展开简化表达式。
解题思路:
- 有理化:将原式乘以共轭表达式,将分子转化为两个根号的平方差,分母变为两个根号之和。
- 化简分子:平方差展开后,分子简化为一次项。
- 分解分母:将每个根号分解为$x$与一个趋于1的因子相乘的形式,提取$x$后约分。
- 代入极限:当$x \to +\infty$时,分母中的小项趋于0,最终得到极限值。
步骤1:有理化处理
原式为:
$\lim _{x\rightarrow +\infty }(\sqrt {{x}^{2}+x+1}-\sqrt {{x}^{2}-x+1})$
将分子和分母同时乘以共轭表达式$\sqrt{x^2 + x + 1} + \sqrt{x^2 - x + 1}$,得:
$\lim _{x\rightarrow +\infty } \frac{(\sqrt{x^2 + x + 1} - \sqrt{x^2 - x + 1})(\sqrt{x^2 + x + 1} + \sqrt{x^2 - x + 1})}{\sqrt{x^2 + x + 1} + \sqrt{x^2 - x + 1}}$
步骤2:分子化简
利用平方差公式,分子变为:
$(x^2 + x + 1) - (x^2 - x + 1) = 2x$
因此,原式化简为:
$\lim _{x\rightarrow +\infty } \frac{2x}{\sqrt{x^2 + x + 1} + \sqrt{x^2 - x + 1}}$
步骤3:分解分母
将每个根号分解为$x$与一个趋于1的因子相乘的形式:
$\sqrt{x^2 + x + 1} = x \sqrt{1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}}, \quad \sqrt{x^2 - x + 1} = x \sqrt{1 - \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}}$
代入分母后,分母变为:
$x \left( \sqrt{1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}} + \sqrt{1 - \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}} \right)$
因此,原式进一步化简为:
$\lim _{x\rightarrow +\infty } \frac{2x}{x \left( \sqrt{1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}} + \sqrt{1 - \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}} \right)} = \lim _{x\rightarrow +\infty } \frac{2}{\sqrt{1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}} + \sqrt{1 - \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}}}$
步骤4:代入极限
当$x \to +\infty$时,$\frac{1}{x} \to 0$,$\frac{1}{x^2} \to 0$,因此分母趋于:
$\sqrt{1 + 0 + 0} + \sqrt{1 - 0 + 0} = 1 + 1 = 2$
最终极限值为:
$\frac{2}{2} = 1$