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Calculus · real student question

求当 x 趋于 0 时 (√(3 + x) − √3)/x 的极限。

Question

在需要处使用有理化方法,计算

lim⁡x→03+x−3x\lim_{x\to 0}\frac{\sqrt{3+x}-\sqrt{3}}{x}

Step-by-step solution

  1. 先确认这是未定式。 在 x=0x=0 处分子为 3−3=0\sqrt{3}-\sqrt{3}=0,分母为 00,形式是 00\frac{0}{0}。光靠代入收不了尾。

  2. 选有理化,而不是因式分解。 挡路的是两个平方根之差,所以给分子分母同乘共轭式 3+x+3\sqrt{3+x}+\sqrt{3}。用的是 (a−b)(a+b)=a2−b2(a-b)(a+b)=a^2-b^2,目的是把上面的根号清掉。

  3. 化简分子。 (3+x)2−(3)2=(3+x)−3=x\left(\sqrt{3+x}\right)^2-\left(\sqrt{3}\right)^2=(3+x)-3=x,于是这个商变成 xx(3+x+3)\frac{x}{x\left(\sqrt{3+x}+\sqrt{3}\right)}。

  4. 约掉因子 xx。 当 x≠0x\neq 0 时它等于 13+x+3\frac{1}{\sqrt{3+x}+\sqrt{3}},而极限只考察 00 附近的取值,从来不看 00 本身。

  5. 代入 x=0x=0。 化简后的表达式在那里连续,分母有理化后得到 123=36\frac{1}{2\sqrt{3}}=\frac{\sqrt{3}}{6}。

  6. 做数值检验。 在 x=10−8x=10^{-8} 处的差商为 0.2886750.288675,而 36=0.2886751\frac{\sqrt{3}}{6}=0.2886751——六位小数一致。

Answer

123=36≈0.2887\frac{1}{2\sqrt{3}}=\frac{\sqrt{3}}{6}\approx 0.2887

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