题目
15 lim_(x to +infty) ln(1+2^x) ln(1+(2)/(x))=____.
15 $\lim_{x \to +\infty} \ln(1+2^{x}) \ln(1+\frac{2}{x})=$____.
题目解答
答案
当 $x \to +\infty$ 时,
1. $\ln(1+2^x) \approx \ln(2^x) = x \ln 2$(因 $2^x$ 远大于 1),
2. $\ln\left(1 + \frac{2}{x}\right) \approx \frac{2}{x}$(利用 $\ln(1+y) \approx y$ 对于小 $y$)。
两式相乘得:
\[
\ln(1+2^x) \ln\left(1 + \frac{2}{x}\right) \approx (x \ln 2) \cdot \frac{2}{x} = 2 \ln 2 = \ln 4.
\]
**答案:** $\boxed{2 \ln 2}$ 或 $\boxed{\ln 4}$
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及对数函数在变量趋近于无穷大时的近似处理。
解题核心思路:
- 拆分处理:将乘积拆分为两个对数函数分别分析,再结合各自的极限形式简化计算。
- 近似展开:利用当$x \to +\infty$时,$2^x$远大于1的性质,简化$\ln(1+2^x)$;利用当$y \to 0$时,$\ln(1+y) \approx y$的泰勒展开近似,简化$\ln\left(1+\frac{2}{x}\right)$。
破题关键点:
- 识别主导项:在$\ln(1+2^x)$中,$2^x$是主导项,可忽略常数1。
- 小量近似:将$\frac{2}{x}$视为小量,直接用一次项近似$\ln\left(1+\frac{2}{x}\right)$。
步骤1:分析$\ln(1+2^x)$的极限形式
当$x \to +\infty$时,$2^x$远大于1,因此:
$\ln(1+2^x) \approx \ln(2^x) = x \ln 2.$
步骤2:分析$\ln\left(1+\frac{2}{x}\right)$的极限形式
当$x \to +\infty$时,$\frac{2}{x} \to 0$,利用泰勒展开$\ln(1+y) \approx y$($y$为小量):
$\ln\left(1+\frac{2}{x}\right) \approx \frac{2}{x}.$
步骤3:计算乘积的极限
将两部分的近似结果相乘:
$\ln(1+2^x) \cdot \ln\left(1+\frac{2}{x}\right) \approx (x \ln 2) \cdot \frac{2}{x} = 2 \ln 2.$
结论:
最终极限值为$2 \ln 2$,等价于$\ln 4$。