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2026年合工大超越5+5套卷(一) - 第11题回答
高等数学
发布于2025年12月4日 16:39
阅读数 2

1


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“1”。

该极限的正确计算过程如下:

令 \( L = \lim\limits_{x \to +\infty} \left( \frac{\pi}{2} - \arctan x \right)^{\frac{1}{\ln x}} \)。
取自然对数:
\[ \ln L = \lim\limits_{x \to +\infty} \frac{\ln\left( \frac{\pi}{2} - \arctan x \right)}{\ln x} \]
当 \( x \to +\infty \) 时,\( \frac{\pi}{2} - \arctan x \to 0^+ \),且 \( \ln x \to +\infty \),故为 \( \frac{-\infty}{+\infty} \) 型未定式,可应用洛必达法则。
求导:
分子导数:\( \frac{d}{dx} \ln\left( \frac{\pi}{2} - \arctan x \right) = \frac{ - \frac{1}{1+x^2} }{ \frac{\pi}{2} - \arctan x } = \frac{-1}{(1+x^2)\left( \frac{\pi}{2} - \arctan x \right)} \)
分母导数:\( \frac{d}{dx} \ln x = \frac{1}{x} \)
因此,
\[ \ln L = \lim\limits_{x \to +\infty} \frac{ \frac{-1}{(1+x^2)\left( \frac{\pi}{2} - \arctan x \right)} }{ \frac{1}{x} } = \lim\limits_{x \to +\infty} \frac{-x}{(1+x^2)\left( \frac{\pi}{2} - \arctan x \right)} \]
注意到当 \( x \to +\infty \) 时,\( \frac{\pi}{2} - \arctan x \sim \frac{1}{x} \)(因为 \( \arctan x + \arctan \frac{1}{x} = \frac{\pi}{2} \),所以 \( \frac{\pi...

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