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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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