AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1967

Условие

Найти предел \(\displaystyle{\lim_{x\to{0}}\frac{\sqrt[m]{1+\alpha{x}}\cdot\sqrt[n]{1+\beta{x}}-1}{x}}\), \(\displaystyle{m\in{N}}\), \(\displaystyle{n\in{N}}\).

Решение

Здесь можно использовать метод выделения главной части, а можно и результат задачи 1958, т.е. \(\displaystyle{\lim_{x\to{0}}\frac{\sqrt[n]{1+x}-1}{x}=\frac{1}{n}}\). Также применим такую формулу: \(\displaystyle{\lim_{x\to{0}}\sqrt[n]{1+x}=1}\) (этот результат доказан в ходе решения той же задачи 1958.

Полагая, что \(\displaystyle{\alpha\neq{0}}\) и \(\displaystyle{\beta\neq{0}}\), получим:

\[ \begin{aligned} &\lim_{x\to{0}}\frac{\sqrt[m]{1+\alpha{x}}-1}{x}=\left|\frac{0}{0}\right|=\left|\begin{aligned}&t=\alpha{x};\;x=\frac{t}{\alpha};\\&t\to{0}.\end{aligned}\right|=\alpha\cdot\lim_{t\to{0}}\frac{\sqrt[m]{1+t}-1}{t}=\frac{\alpha}{m};\\ &\lim_{x\to{0}}\frac{\sqrt[n]{1+\beta{x}}-1}{x}=\left|\frac{0}{0}\right|=\left|\begin{aligned}&t=\beta{x};\;x=\frac{t}{\beta};\\&t\to{0}.\end{aligned}\right|=\beta\cdot\lim_{t\to{0}}\frac{\sqrt[n]{1+t}-1}{t}=\frac{\beta}{n};\\ &\lim_{x\to{0}}\sqrt[m]{1+\alpha{x}}=\left|\begin{aligned}&t=\alpha{x};\\&t\to{0}.\end{aligned}\right| =\lim_{t\to{0}}\sqrt[m]{1+t}=1. \end{aligned} \]

Непосредственной проверкой убеждаемся в том, что полученные выше формулы верны и при \(\displaystyle{\alpha=0}\), \(\displaystyle{\beta=0}\).

Исходный предел преобразуем следующим образом:

\[ \lim_{x\to{0}}\frac{\sqrt[m]{1+\alpha{x}}\cdot\sqrt[n]{1+\beta{x}}-1}{x}=\left|\frac{0}{0}\right|=\lim_{x\to{0}}\frac{\sqrt[m]{1+\alpha{x}}\left(\sqrt[n]{1+\beta{x}}-1+1\right)-1}{x}=\\ =\lim_{x\to{0}}\left(\sqrt[m]{1+\alpha{x}}\cdot\frac{\sqrt[n]{1+\beta{x}}-1}{x}+\frac{\sqrt[m]{1+\alpha{x}}-1}{x}\right) =1\cdot\frac{\alpha}{m}+\frac{\beta}{n}=\frac{\alpha}{m}+\frac{\beta}{n}. \]

Можно использовать и выделение главной части, как в предыдущем примере 1966.

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{\alpha}{m}+\frac{\beta}{n}}\)

Источники задачи

Задачник №5Демидович "Сборник задач и упражнений по математическому анализу"
Раздел №1Введение в анализ
Задача №453