求下列极限:-|||-lim _(xarrow 0)(x)^2(e)^dfrac (1{{x)^2}}
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查未定式极限的求解方法,特别是0·∞型未定式的处理技巧,以及洛必达法则的应用。
解题核心思路:
将原式转化为适用洛必达法则的形式(如$\frac{0}{0}$或$\frac{\infty}{\infty}$型),通过求导简化极限计算。关键在于灵活构造分式,并分析指数函数与多项式函数的增长性差异。
破题关键点:
- 识别极限形式为$0 \cdot \infty$型未定式;
- 将原式改写为$\frac{x^2}{e^{-1/x^2}}$,形成$\frac{0}{0}$型未定式;
- 应用洛必达法则后,观察到指数函数的增长速度远超多项式函数的衰减速度,从而快速判断极限趋势。
步骤1:构造适用洛必达法则的分式
原式为$\lim_{x \to 0} x^2 e^{1/x^2}$,当$x \to 0$时,$x^2 \to 0$,而$e^{1/x^2} \to +\infty$,属于$0 \cdot \infty$型未定式。将其改写为:
$\lim_{x \to 0} \frac{x^2}{e^{-1/x^2}}.$
此时分子$x^2 \to 0$,分母$e^{-1/x^2} \to 0$,形成$\frac{0}{0}$型未定式。
步骤2:应用洛必达法则
对分子和分母分别求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dx}(x^2) = 2x$;
- 分母导数:$\frac{d}{dx}\left(e^{-1/x^2}\right) = e^{-1/x^2} \cdot \frac{2}{x^3}$(链式法则)。
代入洛必达法则:
$\lim_{x \to 0} \frac{2x}{\frac{2}{x^3} e^{-1/x^2}} = \lim_{x \to 0} \frac{2x \cdot x^3}{2 e^{-1/x^2}} = \lim_{x \to 0} x^4 e^{1/x^2}.$
步骤3:分析简化后的极限
新的极限$\lim_{x \to 0} x^4 e^{1/x^2}$仍为$0 \cdot \infty$型。通过变量替换$t = 1/x^2$(当$x \to 0$时,$t \to +\infty$),原式变为:
$\lim_{t \to +\infty} \frac{e^t}{t^2}.$
由于指数函数$e^t$的增长速度远快于多项式$t^2$,故极限为$+\infty$。