AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1918

Условие

Найти предел функции: \(\displaystyle{\lim_{x\to{0}}\left(\frac{a^x+b^x}{2}\right)^{\frac{1}{x}}}\); \(\displaystyle{a\gt{0}}\); \(\displaystyle{b\gt{0}}\).

Решение

Судя по ответу, в этом примере есть две опечатки условия: в основании степени должно стоять \(\displaystyle{b^x}\), а не \(\displaystyle{b^2}\), а в самой степени вместо \(\displaystyle{\frac{1}{x^2}}\) должно быть \(\displaystyle{\frac{1}{x}}\).

Рассмотрим один вспомогательный предел:

\[ \lim_{x\to{0}}\frac{a^x+b^x-2}{2x} =\lim_{x\to{0}}\left(\frac{1}{2}\cdot\frac{a^x-1}{x}+\frac{1}{2}\cdot\frac{b^x-1}{x}\right) =\frac{1}{2}(\ln{a}+\ln{b}) =\ln\sqrt{ab}. \]

Возвращаясь к исходному пределу, получим:

\[ \lim_{x\to{0}}\left(\frac{a^x+b^x}{2}\right)^{\frac{1}{x}} =\left[1^{\infty}\right] =\lim_{x\to{0}}\left(1+\frac{a^x+b^x-2}{2}\right)^{\frac{1}{x}}=\\ =\lim_{x\to{0}}\left(\left(1+\frac{a^x+b^x-2}{2}\right)^{\frac{2}{a^x+b^x-2}}\right)^{\frac{a^x+b^x-2}{2x}} =e^{\ln\sqrt{ab }} =\sqrt{ab}. \]

Ответ:

\(\displaystyle{\sqrt{ab}}\)

Источники задачи

Задачник №2Кудрявцев "Сборник задач по математическому анализу" (том №1)
Параграф №9Предел функции
Задача №38
Пункт №3