AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1919

Условие

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

Решение

В решении будет использовано обозначение \(\displaystyle{t=\frac{a}{b}}\). И рассмотрим один вспомогательный предел, чтобы впоследствии не загромождать записи:

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

Возвращаясь к исходному пределу, получим:

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

Ответ:

\(\displaystyle{a^{\frac{a}{a+b}}\cdot{b^{\frac{b}{a+b}}}}\)

Источники задачи

Задачник №2Кудрявцев "Сборник задач по математическому анализу" (том №1)
Параграф №9Предел функции
Задача №38
Пункт №4