由一个形式的极限推导另一个形式的极限:以两道典型题目为例

一、前言 前言 - 荒原之梦

在本文中,荒原之梦网提供了两道“由一个形式的极限推导另一个形式的极限”的典型题目——

对于这类问题,我们有两种解决思路:

  1. 由已知式推导未知式;
  2. 由未知式反推已知式。

在本文中,我们将看到对上面这两种思路的应用。

二、正文 正文 - 荒原之梦

例题一

难度评级:

已知 $\lim_{x \rightarrow 0}$ $\frac{\ln [1+x+\frac{f(x)}{x}]}{x}$ $=$ $3$, 则 $\lim_{x \rightarrow 0}$ $\frac{f(x)}{x^{2}}$ $=$ $?$

当 $x \rightarrow 0$ 时:

$$
\frac{\ln [1+x+\frac{f(x)}{x}]}{x} = 3 \Rightarrow
$$

$$
\ln [1+x+\frac{f(x)}{x}] \sim 3x \Rightarrow
$$

$$
x+\frac{f(x)}{x} \sim 3x \Rightarrow
$$

$$
\frac{f(x)}{x} \sim 2x \Rightarrow
$$

$$
\frac{f(x)}{x^{2}} = 2 \Rightarrow
$$

$$
\lim_{x \rightarrow 0} \frac{f(x)}{x^{2}} = 2.
$$

例题二

难度评级:

已知 $\lim_{x \rightarrow 0}$ $\frac{\ln (1 – x) + xf(x)}{x^{2}}$ $=$ $0$, 则 $\lim_{x \rightarrow 0}$ $\frac{f(x) – 1}{x}$ $=$ $?$

注意:在本题中,我们不能使用洛必达法则,因为题目中没有说函数 $f(x)$ 存在导函数。

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解法 1

当 $x \rightarrow 0$ 时:

$$
\frac{f(x) – 1}{x} =
$$

$$
\frac{xf(x) – x}{x^{2}} =
$$

$$
\frac{xf(x) – x + \ln(1-x) – \ln (1-x)}{x^{2}} =
$$

$$
\frac{xf(x) + \ln(1-x) – [x + \ln (1-x)]}{x^{2}} =
$$

$$
\frac{xf(x) + \ln(1-x) }{x^{2}} – \frac{ [x + \ln (1-x)]}{x^{2}} =
$$

$$
0 – \frac{ x + \ln (1-x)}{x^{2}} =
$$

$$
\frac{ (-x) – \ln [1 + (-x)]}{x^{2}} =
$$

$$
\frac{ \frac{1}{2}(-x)^{2} }{x^{2}} = \frac{1}{2} \Rightarrow
$$

$$
\lim_{x \rightarrow 0} \frac{f(x) – 1}{x} = \frac{1}{2}.
$$

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解法 2

当 $x \rightarrow 0$ 时:

$$
\frac{\ln (1 – x) + xf(x)}{x^{2}} = 0 \Rightarrow
$$

$$
\frac{\ln (1 – x) + xf(x) + x – x}{x^{2}} = 0 \Rightarrow
$$

$$
\frac{x + \ln (1 – x) + xf(x) – x}{x^{2}} = 0 \Rightarrow
$$

$$
\frac{-[- x – \ln (1 – x)] }{x^{2}} + \frac{xf(x) – x}{x^{2}} = 0 \Rightarrow
$$

$$
\frac{ -\frac{1}{2}(-x)^{2} }{x^{2}} + \frac{xf(x) – x}{x^{2}} = 0 \Rightarrow
$$

$$
\frac{-1}{2} + \frac{f(x) – 1}{x} = 0 \Rightarrow
$$

$$
\frac{f(x) – 1}{x} = \frac{1}{2} \Rightarrow
$$

$$
\lim_{x \rightarrow 0} \frac{f(x) – 1}{x} = \frac{1}{2}.
$$


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