kaoyan3basic 高等数学 第622题

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📝 题目

### 第622题 $\displaystyle 622 \lim _{n \rightarrow \infty}\left(n^{2} \mathrm{e}^{\frac{1}{n}}-\frac{n^{3}}{n-1}\right)=$ (A) 2 . (B)-2 . (C)$\displaystyle \frac{1}{2}$ . (D)$\displaystyle -\frac{1}{2}$ .

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:原式$\displaystyle = \lim_{n \to \infty} \left( n^2 \mathrm{e}^{1/n} - \frac{n^3}{n-1} \right)$。 步骤2:令$t = 1/n$,则$n \to \infty$时$t \to 0^+$,原式$\displaystyle = \lim_{t \to 0^+} \left( \frac{\mathrm{e}^t}{t^2} - \frac{1}{t^3(1/t - 1)} \right) = \lim_{t \to 0^+} \left( \frac{\mathrm{e}^t}{t^2} - \frac{1}{t^2(1 - t)} \right)$。 步骤3:通分得$\displaystyle \lim_{t \to 0^+} \frac{\mathrm{e}^t (1-t) - 1}{t^2(1-t)} = \lim_{t \to 0^+} \frac{(1+t+t^2/2+o(t^2))(1-t) - 1}{t^2} = \lim_{t \to 0^+} \frac{1 - t + t + t^2/2 - t^2/2 + o(t^2) - 1}{t^2} = \lim_{t \to 0^+} \frac{-t^2/2 + o(t^2)}{t^2} = -\frac{1}{2}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:将极限表达式中的变量替换,简化形式
令 t = 1/n,则 n → ∞ 时 t → 0⁺,原式化为 lim_{t→0⁺} (e^t / t² - 1 / [t²(1-t)])
公式:t = 1/n
提示:注意 n³/(n-1) 的变换:n³/(n-1) = 1/[t³(1/t - 1)] = 1/[t²(1-t)]
步骤 2/4
目标:通分合并为单一分式
将两项通分:lim_{t→0⁺} [e^t (1-t) - 1] / [t²(1-t)]
公式:通分后分子为 e^t (1-t) - 1
提示:分母中的 (1-t) 在 t→0 时趋于1,可先忽略,最后再考虑
步骤 3/4
目标:利用泰勒展开近似分子
将 e^t 展开为 1 + t + t²/2 + o(t²),代入分子得 (1+t+t²/2+o(t²))(1-t) - 1 = 1 - t + t - t² + t²/2 + o(t²) - 1 = -t²/2 + o(t²)
公式:e^t = 1 + t + t²/2 + o(t²)
提示:注意展开到二阶,因为分母是 t²
步骤 4/4
目标:计算极限值
代入展开结果:lim_{t→0⁺} [-t²/2 + o(t²)] / [t²(1-t)] = lim_{t→0⁺} [-1/2 + o(1)] / (1-t) = -1/2
公式:极限值为 -1/2
提示:o(t²)/t² → 0,且 (1-t) → 1

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