AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1189

Условие

Найти предел \(\displaystyle{\lim_{x\to+\infty}\left(1+\frac{1}{x^n}\right)^{x}}\) при \(\displaystyle{n\gt{0}}\).

Решение

Если \(\displaystyle{0\lt{n}\lt{1}}\), то при \(\displaystyle{x\to+\infty}\) имеем \(\displaystyle{x^{1-n}\to+\infty}\), поэтому получим:

\[ \lim_{x\to+\infty}\left(1+\frac{1}{x^n}\right)^{x} =\lim_{x\to+\infty}\left(\left(1+\frac{1}{x^n}\right)^{x^n}\right)^{x^{1-n}} =+\infty. \]

Если \(\displaystyle{n=1}\), то получим:

\[ \lim_{x\to+\infty}\left(1+\frac{1}{x^n}\right)^{x} =\lim_{x\to+\infty}\left(1+\frac{1}{x}\right)^{x} =e. \]

Если \(\displaystyle{n\gt{1}}\), то при \(\displaystyle{x\to+\infty}\) имеем \(\displaystyle{x^{1-n}\to{0}}\), поэтому:

\[ \lim_{x\to+\infty}\left(1+\frac{1}{x^n}\right)^{x} =\lim_{x\to+\infty}\left(\left(1+\frac{1}{x^n}\right)^{x^n}\right)^{x^{1-n}} =e^{0} =1. \]

Ответ:

  • \(\displaystyle{+\infty}\) при \(\displaystyle{0\lt{n}\lt{1}}\);
  • \(\displaystyle{e}\) при \(\displaystyle{n=1}\);
  • \(\displaystyle{1}\) при \(\displaystyle{n\gt{1}}\).

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №2Предел. Непрерывность
Параграф №4Нахождение пределов. Сравнение бесконечно малых
Задача №396