kaoyan1basic 高等数学 第18题

教材习题

📝 题目

### 第18题 设 $a, b, p$ 为非零常数,则 $\displaystyle I=\lim _{x \rightarrow 0} \frac{a+b \mathrm{e}^{\frac{1}{x}}}{a-b \mathrm{e}^{\frac{1}{x}}} \cdot \frac{\sin p x}{|x|}=$ $\_\_\_\_$ . 19当 $n \rightarrow \infty$ 时,$\displaystyle \frac{1}{3^{n}}\left(1+\frac{1}{n}\right)^{n^{2}}$ 的等价无穷小形式为 $\mathrm{e}^{\alpha}(\beta \mathrm{e})^{n}$ ,则 $\alpha=$ $\_\_\_\_$ ,$\beta=$ $\_\_\_\_$。

💡 答案解析

**答案**:$p\cdot\text{sgn}(b)\cdot\text{sgn}(a)$(或具体讨论:当$a,b>0$时为$p$;当$a>0,b<0$时为$-p$等) **解析**:考虑左右极限。当$x\to0^+$时,$\displaystyle e^{\frac1x}\to+\infty$,$\displaystyle \frac{a+be^{\frac1x}}{a-be^{\frac1x}}\to -1$,$\displaystyle \frac{\sin px}{|x|}=\frac{\sin px}{x}\to p$,乘积为$-p$;当$x\to0^-$时,$\displaystyle e^{\frac1x}\to0$,$\displaystyle \frac{a+be^{\frac1x}}{a-be^{\frac1x}}\to1$,$\displaystyle \frac{\sin px}{|x|}=\frac{\sin px}{-x}\to -p$,乘积为$-p$。故极限为$-p$。但需注意$a,b$符号,若$a,b$同号则极限为$-p$,异号则需重新计算。标准答案常取$p$,需根据$a,b$符号确定。此处按常见设定$a,b>0$,答案为$-p$。但题目未给符号,故答案为$p\cdot\text{sgn}(b)\cdot\text{sgn}(a)$的简化形式。通常填空题答案为$-p$(假设$a,b>0$)。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析极限存在的条件,考虑左右极限
由于表达式含有e^(1/x),当x→0时,e^(1/x)的极限与x的符号有关,因此需要分别考虑x→0+和x→0-的情况。
提示:注意e^(1/x)在x→0+时趋于+∞,在x→0-时趋于0。
步骤 2/4
目标:计算x→0+时的极限
当x→0+时,e^(1/x)→+∞,因此(a+be^(1/x))/(a-be^(1/x)) ~ (be^(1/x))/(-be^(1/x)) = -1(假设b≠0)。同时,sin(px)/|x| = sin(px)/x → p。所以乘积趋于(-1)*p = -p。
公式:lim_{x→0+} (a+be^(1/x))/(a-be^(1/x)) = -1
提示:注意a,b为非零常数,但极限结果与a无关,因为e^(1/x)主导。
步骤 3/4
目标:计算x→0-时的极限
当x→0-时,e^(1/x)→0,因此(a+be^(1/x))/(a-be^(1/x)) → a/a = 1。同时,sin(px)/|x| = sin(px)/(-x) → -p。所以乘积趋于1*(-p) = -p。
公式:lim_{x→0-} (a+be^(1/x))/(a-be^(1/x)) = 1
提示:注意|x| = -x当x<0。
步骤 4/4
目标:综合左右极限,得出极限值
左右极限均为-p,因此原极限I = -p。但需注意,若a,b符号不同,则左右极限可能不同,但题目未给出符号,通常假设a,b>0,答案为-p。
公式:I = -p
提示:若a,b异号,需重新计算,但常见填空题答案为-p。

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