下列函数极限正确的是()A. lim_(x to infty) (1 + x)^(1)/(x) = eB. lim_(x to 0) (sin x)/(x) = 1C. lim_(x to infty) (1 - (1)/(x))^x = eD. lim_(x to infty) (sin x)/(x) = 1
A. $\lim_{x \to \infty} (1 + x)^{\frac{1}{x}} = e$
B. $\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$
C. $\lim_{x \to \infty} \left(1 - \frac{1}{x}\right)^x = e$
D. $\lim_{x \to \infty} \frac{\sin x}{x} = 1$
题目解答
答案
解析
本题主要考查常见函数极限的知识,解题思路是根据重要极限公式以及函数极限的性质,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
重要极限公式为$\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{1}{x})^x = e$。
对于$\lim_{x \to \infty} (1 + x)^{\frac{1}{x}}$,令$y=(1 + x)^{\frac{1}{x}}$,两边取对数$\ln y=\frac{1}{x}\ln(1 + x)$。
当$x\to\infty$时,$\lim_{x \to \infty}\frac{\ln(1 + x)}{x}$,根据洛必达法则,对分子分母分别求导,$(\ln(1 + x))^\prime=\frac{1}{1 + x}$,$x^\prime = 1$,则$\lim_{x \to \infty}\frac{\ln(1 + x)}{x}=\lim_{x \to \infty}\frac{\frac{1}{1 + x}}{1}=0$。
因为$\lim_{x \to \infty}\ln y = 0$,根据对数函数的连续性,$\lim_{x \to \infty}y = e^0 = 1$,所以$\lim_{x \to \infty} (1 + x)^{\frac{1}{x}} = 1\neq e$,A选项错误。
选项B
$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$是重要极限公式,这是通过单位圆中的几何关系,利用夹逼准则证明得到的,所以B选项正确。
选项C
对于$\lim_{x \to \infty} \left(1 - \frac{1}{x}\right)^x$,令$t=-x$,当$x\to\infty$时,$t\to-\infty$。
则$\lim_{x \to \infty} \left(1 - \frac{1}{x}\right)^x=\lim_{t \to -\infty} \left(1 + \frac{1}{t}\right)^{-t}=\lim_{t \to -\infty}\frac{1}{\left(1 + \frac{1}{t}\right)^t}$。
由重要极限$\lim_{t \to \infty} \left(1 + \frac{1}{t}\right)^t = e$,可得$\lim_{t \to -\infty}\frac{1}{\left(1 + \frac{1}{t}\right)^t}=\frac{1}{e}\neq e$,C选项错误。
选项D
因为$\vert\sin x\vert\leqslant1$,即$\sin x$是有界函数,而当$x\to\infty$时,$\frac{1}{x}\to0$。
根据有界函数与无穷小的乘积为无穷小,可得$\lim_{x \to \infty} \frac{\sin x}{x} = 0\neq 1$,D选项错误。