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数学
题目

原式为:lim _(xarrow 0)(dfrac (1)({e)^x-1}-dfrac (1)(ln (1+x)))= )=

原式为:

题目解答

答案

原式有:

通分得到:

等价无穷小替换:

两次洛必达法则:

带入x趋于零时

得到本式等于-1

结果为-1

解析

考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是涉及等价无穷小替换、洛必达法则的应用,以及分式通分后的化简技巧。

解题核心思路:

  1. 通分:将两个分式合并为一个分式,便于后续处理。
  2. 等价无穷小替换:利用$x \to 0$时$\ln(1+x) \sim x$和$e^x -1 \sim x$,简化分母。
  3. 洛必达法则:对分子和分母分别求导两次,消除不定型,最终求得极限值。

破题关键点:

  • 识别不定型:通分后分子分母均为$x^2$阶无穷小,需进一步化简。
  • 两次洛必达法则:第一次求导后仍为$\frac{0}{0}$型,需再次应用法则。

原式:
$\lim _{x\rightarrow 0}\left(\dfrac {1}{{e}^{x}-1}-\dfrac {1}{\ln (1+x)}\right)$

步骤1:通分
将两个分式通分,得到:
$\lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x) - (e^x -1)}{(e^x -1)\ln(1+x)}$

步骤2:等价无穷小替换
当$x \to 0$时,$\ln(1+x) \sim x$,$e^x -1 \sim x$,因此分母可近似为$x \cdot x = x^2$,原式化简为:
$\lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x) - (e^x -1)}{x^2}$

步骤3:泰勒展开(或两次洛必达法则)
方法一(泰勒展开):
展开分子到二次项:
$\ln(1+x) = x - \dfrac{x^2}{2} + o(x^2), \quad e^x -1 = x + \dfrac{x^2}{2} + o(x^2)$
分子为:
$\ln(1+x) - (e^x -1) = \left(x - \dfrac{x^2}{2}\right) - \left(x + \dfrac{x^2}{2}\right) = -x^2 + o(x^2)$
代入分式得:
$\lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{-x^2}{x^2} = -1$

方法二(洛必达法则):

  1. 第一次洛必达:分子分母求导:

    • 分子导数:$\dfrac{1}{1+x} - e^x$
    • 分母导数:$e^x \ln(1+x) + (e^x -1)\cdot \dfrac{1}{1+x}$
      代入$x=0$,仍为$\frac{0}{0}$型。
  2. 第二次洛必达:再次求导:

    • 分子二阶导数:$-\dfrac{1}{(1+x)^2} - e^x$
    • 分母二阶导数:$2$(详细推导略)
      代入$x=0$,得:
      $\dfrac{-1 -1}{2} = -1$

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