答题卡上将所选项的字母标号涂黑) 【1】lim_(xtoinfty)[(x^2)/((x-a)(x+b))]^x=( ).A. e^a-bB. e^b-aC. e^(a)/(b)D. e^(-a)/(b)
A. $e^{a-b}$
B. $e^{b-a}$
C. $e^{\frac{a}{b}}$
D. $e^{\frac{-a}{b}}$
题目解答
答案
解析
本题考查无穷极限的求解,核心思路是将指数形式的极限转化为对数形式,利用泰勒展开或等价无穷小进行近似处理。关键在于:
- 取自然对数简化指数运算;
- 将分式变形为1 + 小量的形式,应用$\ln(1+y) \approx y$;
- 通过极限运算化简表达式,最终还原指数。
步骤1:取自然对数
设原式为$f(x) = \left[\frac{x^{2}}{(x-a)(x+b)}\right]^{x}$,取对数得:
$\ln f(x) = x \ln \left( \frac{x^2}{(x-a)(x+b)} \right).$
步骤2:化简分式
将分母展开并整理:
$\frac{x^2}{(x-a)(x+b)} = \frac{x^2}{x^2 + (b-a)x - ab} = \frac{1}{1 + \frac{(b-a)x - ab}{x^2}}.$
步骤3:泰勒展开近似
当$x \to \infty$时,$\frac{(b-a)x - ab}{x^2} \approx \frac{b-a}{x}$,利用$\ln(1+y) \approx y$:
$\ln f(x) \approx x \cdot \left( -\frac{(b-a)x - ab}{x^2} \right) = -x \cdot \left( \frac{b-a}{x} - \frac{ab}{x^2} \right).$
步骤4:化简极限
展开后保留主部:
$\ln f(x) \approx -(b-a) + \frac{ab}{x}.$
当$x \to \infty$时,$\frac{ab}{x} \to 0$,故:
$\lim_{x \to \infty} \ln f(x) = -(b-a) = a - b.$
步骤5:还原指数
最终结果为:
$\lim_{x \to \infty} f(x) = e^{a - b}.$