题目
用洛必达法则求下列极限:-|||-(13) lim _(xarrow 1)(dfrac (2)({x)^2-1}-dfrac (1)(x-1)) ;-|||-(15) limx^sinx;-|||-(14) lim _(xarrow infty )((1+dfrac {a)(x))}^x =

题目解答
答案

解析
题目(13):$\lim _{x\rightarrow 1}\left(\dfrac {2}{x^{2}-1}-\dfrac {1}{x-1}\right)$
知识考察:洛必达法则($\frac{0}{0}$型)、分式通分化简。
解题思路:
原式为两项分式差的极限,直接代入$x=1$会出现分母为$0$的不定型,需先通分化简,再求极限。
- 步骤1:通分:$x^2-1=(x-1)(x+1)$,故:
$\frac{2}{x^2-1}-\frac{1}{x-1}=\frac{2 - (x+1)}{(x-1)(x+1)}=\frac{1 - x}{(x-1)(x+1)}=\frac{-(x - 1)}{(x-1)(x+1)}$ - 步骤2:约分化简:当$x\rightarrow1$时,$x\neq1$,可约去$(x-1)$,得:
$\frac{-(x - 1)}{(x-1)(x+1)}=-\frac{1}{x+1}$ - 步骤3:代入极限:$\lim_{x\rightarrow1}\left(-\frac{1}{x+1}\right)=-\frac{1}{1+1}=-\frac{1}{2}$。
题目(14):$\lim _{x\rightarrow \infty }\left(1+\dfrac {a}{x}\right)^{x}$
知识考察:洛必达法则($\frac{0}{0}$型)、重要极限变形、指数对数转化。
解题思路:
此为$1^\infty$型极限,需转化为指数形式$e^u$,再用洛必达法则求$u$的极限。
- 步骤1:指数对数转化:令$u=x\ln\left(1+\frac{a}{x}\right)$,则原式$=e^u$,故极限为$e^{\lim_{x\rightarrow\infty}u}$。
- 步骤2:求$\lim_{x\rightarrow\infty}u$:$u=x\ln\left(1+\frac{a}{x}\right)$为$\infty\cdot0$型,转化为$\frac{0}{0}$型:
$u=\frac{\ln\left(1+\frac{a}{x}\right)}{\frac{1}{x}}$
对分子分母分别求导(洛必达法则):
分子导数:$\frac{1}{1+\frac{a}{x}}\cdot\left(-\frac{a}{x^2}\right)=\frac{-a}{x(x+a)}$
分母导数:$-\frac{1}{x^2}$
故:
$\lim_{x\rightarrow\infty}u=\lim_{x\rightarrow\infty}\frac{\frac{-a}{x(x+a)}}{-\frac{1}{x^2}}=\lim_{x\rightarrow\infty}\frac{a x}{x+a}=a$ - 步骤3:指数形式还原:$\lim_{x\rightarrow\infty}\left(1+\frac{a}{x}\right)^x=e^a$。
题目(15):$\lim _{x\rightarrow 0^{+}}x^{\sin x}$(注:原答案中写$x\rightarrow0^-$,但$\sin x$在$x\rightarrow0^-$时为负,$x^负$无意义,应为$x\rightarrow0^+$)
知识考察:洛必达法则($\frac{0}{0}$型)、指数对数转化、等价无穷小。
解题思路:
此为$0^0$型极限,转化为指数形式$e^u$($u=\sin x\ln x$),再求$u$的极限。
- 步骤1:指数对数转化:令$u=\sin x\ln x$,则原式$=e^u$,故极限为$e^{\lim_{x\rightarrow0^+}u}$。
- 步骤2:求$\lim_{x\rightarrow0^+}u$:$u=\sin x\ln x$为$0\cdot\infty$型,转化为$\frac{0}{0}$型:
$u=\frac{\ln x}{\frac{1}{\sin x}}$
对分子分母分别求导(洛必达法则):
分子导数:$\frac{1}{x}$
分母导数:$\frac{-\cos x}{\sin^2 x}$(或用等价无穷小:$\sin x\sim x$,则$\frac{1}{\sin x}\sim\frac{1}{x}$)
简化:$\lim_{x\rightarrow0^+}\sin x\ln x=\lim_{x\rightarrow0^+}\frac{\sin x}{x}\cdot x\ln x=1\cdot0=0$(更简便) - 步骤3:指数形式还原:$\lim_{x\rightarrow0^+}x^{\sin x}=e^0=1$。