題目
Problem
- (1) Evaluate limx→23x−6∣6x−17∣−∣6x−7∣. (5%)
(2) Evaluate limx→0[cos(2x)]x−2. (5%)
解答
解法一
思路
展開
本題分為兩個小問,分別求含有絕對值項的極限與 1∞ 未定型的冪指極限。
(1) 求解 limx→23x−6∣6x−17∣−∣6x−7∣
- 當 x→2 時:
- 6x−17→12−17=−5<0。因此,在 x=2 附近, ∣6x−17∣=−(6x−17)=17−6x。
- 6x−7→12−7=5>0。因此,在 x=2 附近, ∣6x−7∣=6x−7。
- 將絕對值去掉後,原式轉化為常規的有理分式極限,化簡求值。
(2) 求解 limx→0[cos(2x)]1/x2
- 當 x→0 時,底數 cos2x→1,指數 x21→∞,此為 1∞ 型未定式。
- 我們令 y=[cos(2x)]1/x2,兩側取自然對數:
lny=x2lncos2x
- 當 x→0 時,此為 00 型。
- 使用羅必達法則或等價無窮小代換求得對數的極限,進而求出原極限。
答題過程
展開
(1) 求解 x→2lim3x−6∣6x−17∣−∣6x−7∣
我們分析絕對值項在自變數 x→2 鄰域內的符號:
- 當 x→2 時,有 6x→12,所以:
- 6x−17→−5<0⟹∣6x−17∣=−(6x−17)=17−6x
- 6x−7→5>0⟹∣6x−7∣=6x−7
我們將絕對值符號去掉並代回原式:
x→2lim3x−6∣6x−17∣−∣6x−7∣===x→2lim3(x−2)(17−6x)−(6x−7)x→2lim3(x−2)24−12xx→2lim3(x−2)−12(x−2)
約去非零項 x−2:
x→2lim3−12=−4
(2) 求解 x→0lim[cos(2x)]x−2
令:
y=[cos(2x)]1/x2
兩側取自然對數:
lny=x2lncos(2x)
當 x→0 時,分子為 ln(cos0)=ln1=0,分母為 0,此為 00 型未定式。我們使用羅必達法則(L’Hôpital’s Rule):
x→0limlny=L.H.==x→0limdxd(x2)dxdlncos(2x)x→0lim2xcos(2x)1⋅(−2sin(2x))x→0lim(−xsin(2x)⋅cos(2x)1)
利用重要極限 x→0lim2xsin2x=1⟹x→0limxsin2x=2,以及 limx→0cos2x=1:
x→0limlny=−2⋅11=−2
因此,還原得到原極限值為:
x→0limy=elimx→0lny=e−2
結論:
- (1) 極限值為 −4
- (2) 極限值為 e−2