求极限 lim _(x arrow +infty)(x+e^x)^(1)/(x).
求极限 $\lim _{x \rightarrow +\infty}\left(x+e^{x}\right)^{\frac{1}{x}}$.
题目解答
答案
我们要求极限:
$\lim_{x \to +\infty} \left(x + e^x\right)^{\frac{1}{x}}$
第一步:分析极限形式
当 $ x \to +\infty $ 时:
- $ e^x $ 的增长速度远远超过 $ x $,所以 $ x + e^x \sim e^x $,即主要部分是 $ e^x $。
- 因此,底数 $ x + e^x $ 趋向于无穷大,指数 $ \frac{1}{x} $ 趋向于 0。
所以这是一个 $ \infty^0 $ 型的不定式,需要用对数方法处理。
第二步:取对数转化
令:
$y = \left(x + e^x\right)^{\frac{1}{x}}$
取自然对数:
$\ln y = \ln \left( \left(x + e^x\right)^{\frac{1}{x}} \right) = \frac{1}{x} \ln(x + e^x)$
我们先求:
$\lim_{x \to +\infty} \ln y = \lim_{x \to +\infty} \frac{\ln(x + e^x)}{x}$
第三步:估计 $ \ln(x + e^x) $
由于 $ e^x $ 远大于 $ x $,当 $ x \to +\infty $ 时,有:
$x + e^x = e^x \left(1 + \frac{x}{e^x}\right)$
而 $ \frac{x}{e^x} \to 0 $(因为指数增长快于线性),所以:
$\ln(x + e^x) = \ln\left(e^x \left(1 + \frac{x}{e^x}\right)\right) = \ln(e^x) + \ln\left(1 + \frac{x}{e^x}\right) = x + \ln\left(1 + \frac{x}{e^x}\right)$
由于 $ \frac{x}{e^x} \to 0 $,利用 $ \ln(1 + u) \sim u $ 当 $ u \to 0 $,有:
$\ln\left(1 + \frac{x}{e^x}\right) \sim \frac{x}{e^x} \to 0$
因此:
$\ln(x + e^x) = x + o(1)$
代入原式:
$\frac{\ln(x + e^x)}{x} = \frac{x + o(1)}{x} = 1 + \frac{o(1)}{x} \to 1 \quad (x \to +\infty)$
第四步:还原极限
我们得到:
$\lim_{x \to +\infty} \ln y = 1$
因此:
$\lim_{x \to +\infty} y = e^1 = e$
最终答案:
$\boxed{e}$