题目
(教材§2.2)求极限(lim )_(xarrow 0)(dfrac (1)({e)^x-1}-dfrac (1)(x))。
(教材§2.2)求极限
。

题目解答
答案
解:
。




由洛必达法则,上式

再由
与
等价无穷小,原式



解析
考查要点:本题主要考查等价无穷小替换和洛必达法则的应用,以及分式极限的处理技巧。
解题核心思路:
- 通分将两个分式合并为一个分式,简化表达式;
- 利用等价无穷小(当$x \to 0$时,$e^x -1 \sim x$)替换分母,将原式转化为更易处理的形式;
- 对于$\frac{0}{0}$型不定式,多次应用洛必达法则求解极限。
破题关键点:
- 正确通分是简化表达式的前提;
- 等价无穷小替换能有效降低计算复杂度;
- 两次洛必达法则的应用需注意导数的计算准确性。
步骤1:通分合并分式
原式为:
$\lim_{x \to 0} \left( \frac{1}{e^x -1} - \frac{1}{x} \right)$
通分后得:
$\lim_{x \to 0} \frac{x - (e^x -1)}{x(e^x -1)} = \lim_{x \to 0} \frac{x +1 - e^x}{x(e^x -1)}$
步骤2:等价无穷小替换
当$x \to 0$时,$e^x -1 \sim x$,因此分母可近似为$x \cdot x = x^2$,原式化简为:
$\lim_{x \to 0} \frac{x +1 - e^x}{x^2}$
步骤3:第一次洛必达法则
分子$x +1 - e^x$在$x=0$处值为$0$,分母$x^2$也为$0$,属于$\frac{0}{0}$型不定式。对分子分母分别求导:
$\lim_{x \to 0} \frac{(x +1 - e^x)'}{(x^2)'} = \lim_{x \to 0} \frac{1 - e^x}{2x}$
步骤4:第二次洛必达法则
此时分子$1 - e^x$在$x=0$处值仍为$0$,分母$2x$也为$0$,再次应用洛必达法则:
$\lim_{x \to 0} \frac{(1 - e^x)'}{(2x)'} = \lim_{x \to 0} \frac{-e^x}{2} = \frac{-1}{2}$