Skip to content
CalcGospel 微積分福音
返回

111 學年度台綜大微積分 B 第 1 題

考題 / 轉學考微積分 / 台綜大 / 微積分B

111學年度 · 111台綜大微積分B · 第 1 題

題目

Problem

  1. Evaluate the following limits.

(1) lim⁡x→04x−1x\lim_{x\to 0} \frac{4^x - 1}{x}. (5%)

(2) lim⁡x→−610−x−4x+6\lim_{x\to -6} \frac{\sqrt{10-x} - 4}{x + 6}. (5%)

解答

思路

展開

(1) 第一小題

此為 00\frac{0}{0} 型極限。

  • 解法一:導數定義 觀察可知此極限即為函數 g(x)=4xg(x) = 4^x 在 x=0x=0 處的導數值 g′(0)g'(0)。 因為 g′(x)=4xln⁡4g'(x) = 4^x \ln 4,故 g′(0)=ln⁡4=2ln⁡2g'(0) = \ln 4 = 2\ln 2。
  • 解法二:羅必達法則 對分子與分母同時關於 xx 求導。

(2) 第二小題

此為 00\frac{0}{0} 型。可以使用分子有理化,或使用羅必達法則。 有理化是最穩妥的代數方法。

答題過程

展開

(1) 第一小題

此為 00\frac{0}{0} 型。利用羅必達法則(L’Hôpital’s Rule):

lim⁡x→04x−1x=L.H.lim⁡x→0ddx(4x−1)ddx(x)=lim⁡x→04xln⁡41=ln⁡4=2ln⁡2\lim_{x\to 0} \frac{4^x - 1}{x} \stackrel{\text{L.H.}}{=} \lim_{x\to 0} \frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}(4^x - 1)}{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}(x)} = \lim_{x\to 0} \frac{4^x \ln 4}{1} = \ln 4 = 2\ln 2

(2) 第二小題

將分子有理化,分子與分母同乘以 10−x+4\sqrt{10-x} + 4:

lim⁡x→−610−x−4x+6=lim⁡x→−6(10−x−4)(10−x+4)(x+6)(10−x+4)\lim_{x\to -6} \frac{\sqrt{10-x} - 4}{x+6} = \lim_{x\to -6} \frac{(\sqrt{10-x} - 4)(\sqrt{10-x} + 4)}{(x+6)(\sqrt{10-x} + 4)} =lim⁡x→−6(10−x)−16(x+6)(10−x+4)=lim⁡x→−6−(x+6)(x+6)(10−x+4)= \lim_{x\to -6} \frac{(10-x) - 16}{(x+6)(\sqrt{10-x} + 4)} = \lim_{x\to -6} \frac{-(x+6)}{(x+6)(\sqrt{10-x} + 4)} =lim⁡x→−6−110−x+4=−116+4=−18= \lim_{x\to -6} \frac{-1}{\sqrt{10-x} + 4} = \frac{-1}{\sqrt{16} + 4} = -\frac{1}{8}

結論: (1) 限值為 2ln⁡2\displaystyle 2\ln 2。 (2) 限值為 −18\displaystyle -\frac{1}{8}。