题目
lim_(x arrow ∞) (x^2+x)/(x^4-3x^2+1)
$\lim_{x \rightarrow ∞} \frac{x^2+x}{x^4-3x^2+1}$
题目解答
答案
$\lim_{x \rightarrow ∞} \frac{x^2+x}{x^4-3x^2+1}$
=$\lim_{x \rightarrow ∞} \frac{2x+1}{4x^3-6x}$
=$\lim_{x \rightarrow ∞} \frac{2}{12x^2-6}$
=0
解析
考查要点:本题主要考查分式函数在无穷远处的极限的求解方法,重点在于理解分子和分母的最高次项对极限结果的影响。
解题核心思路:
当$x \rightarrow ∞$时,分式的极限由分子和分母的最高次项的次数和系数决定。若分母的最高次数高于分子,则极限为$0$;若次数相同,则极限为最高次项系数之比;若分子次数更高,则极限为$∞$或$-∞$。本题中,分母的最高次数(4次)高于分子(2次),因此极限为$0$。
破题关键点:
- 比较分子分母的最高次数,直接判断极限结果。
- 若使用洛必达法则,需注意连续应用的条件(每次求导后仍满足$\frac{∞}{∞}$形式)。
方法一:比较最高次项法
- 分子:$x^2 + x$的最高次项为$x^2$(次数为2)。
- 分母:$x^4 - 3x^2 + 1$的最高次项为$x^4$(次数为4)。
- 次数对比:分母次数(4)高于分子次数(2),因此当$x \rightarrow ∞$时,分母增长速度远快于分子,分式整体趋向于$0$。
方法二:洛必达法则
- 第一次求导:
分子导数:$\frac{d}{dx}(x^2 + x) = 2x + 1$
分母导数:$\frac{d}{dx}(x^4 - 3x^2 + 1) = 4x^3 - 6x$
原式变为:$\lim_{x \rightarrow ∞} \frac{2x + 1}{4x^3 - 6x}$ - 第二次求导:
分子导数:$\frac{d}{dx}(2x + 1) = 2$
分母导数:$\frac{d}{dx}(4x^3 - 6x) = 12x^2 - 6$
原式变为:$\lim_{x \rightarrow ∞} \frac{2}{12x^2 - 6}$ - 极限计算:
当$x \rightarrow ∞$时,分母$12x^2 - 6 \rightarrow ∞$,分子为常数$2$,因此极限为$0$。