微积分学示例

$lim_{x \to 4} \frac{\sqrt{x} - 2}{x - 4}$

解题步骤 1

运用洛必达法则。

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解题步骤 1.1

计算分子和分母的极限值。

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解题步骤 1.1.1

取分子和分母极限值。

$\frac{lim_{x \to 4} \sqrt{x} - 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2

计算分子的极限值。

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解题步骤 1.1.2.1

计算极限值。

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解题步骤 1.1.2.1.1

当 $x$ 趋于 $4$ 时，利用极限的加法法则来分解极限。

$\frac{lim_{x \to 4} \sqrt{x} - lim_{x \to 4} 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.1.2

将极限移入根号内。

$\frac{\sqrt{lim_{x \to 4} x} - lim_{x \to 4} 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.1.3

计算 $2$ 的极限值，当 $x$ 趋近于 $4$ 时此极限值为常数。

$\frac{\sqrt{lim_{x \to 4} x} - 1 \cdot 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.2

将 $4$ 代入 $x$ 来计算 $x$ 的极限值。

$\frac{\sqrt{4} - 1 \cdot 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.3

化简答案。

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解题步骤 1.1.2.3.1

化简每一项。

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解题步骤 1.1.2.3.1.1

将 $4$ 重写为 $2^{2}$ 。

$\frac{\sqrt{2^{2}} - 1 \cdot 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.3.1.2

假设各项均为正实数，从根式下提出各项。

$\frac{2 - 1 \cdot 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.3.1.3

将 $- 1$ 乘以 $2$ 。

$\frac{2 - 2}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.2.3.2

从 $2$ 中减去 $2$ 。

$\frac{0}{lim_{x \to 4} x - 4}$

解题步骤 1.1.3

计算分母的极限值。

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解题步骤 1.1.3.1

计算极限值。

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解题步骤 1.1.3.1.1

当 $x$ 趋于 $4$ 时，利用极限的加法法则来分解极限。

$\frac{0}{lim_{x \to 4} x - lim_{x \to 4} 4}$

解题步骤 1.1.3.1.2

计算 $4$ 的极限值，当 $x$ 趋近于 $4$ 时此极限值为常数。

$\frac{0}{lim_{x \to 4} x - 1 \cdot 4}$

解题步骤 1.1.3.2

将 $4$ 代入 $x$ 来计算 $x$ 的极限值。

$\frac{0}{4 - 1 \cdot 4}$

解题步骤 1.1.3.3

化简答案。

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解题步骤 1.1.3.3.1

将 $- 1$ 乘以 $4$ 。

$\frac{0}{4 - 4}$

解题步骤 1.1.3.3.2

从 $4$ 中减去 $4$ 。

$\frac{0}{0}$

解题步骤 1.1.3.3.3

该表达式包含分母 $0$ 。该表达式无定义。

无定义

$\frac{0}{0}$

解题步骤 1.1.3.4

该表达式包含分母 $0$ 。该表达式无定义。

无定义

$\frac{0}{0}$

解题步骤 1.1.4

该表达式包含分母 $0$ 。该表达式无定义。

无定义

$\frac{0}{0}$

解题步骤 1.2

因为 $\frac{0}{0}$ 是不定式，所以应该应用洛必达法则。洛必达法则表明，函数的商的极限等于它们导数的商的极限。

$lim_{x \to 4} \frac{\sqrt{x} - 2}{x - 4} = lim_{x \to 4} \frac{\frac{d}{d x} [\sqrt{x} - 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3

求分子和分母的导数。

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解题步骤 1.3.1

对分子和分母进行求导。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{d}{d x} [\sqrt{x} - 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.2

根据加法法则， $\sqrt{x} - 2$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [\sqrt{x}] + \frac{d}{d x} [- 2]$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{d}{d x} [\sqrt{x}] + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3

计算 $\frac{d}{d x} [\sqrt{x}]$ 。

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解题步骤 1.3.3.1

使用 $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ ，将 $\sqrt{x}$ 重写成 $x^{\frac{1}{2}}$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.2

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = \frac{1}{2}$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.3

要将 $- 1$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{2}{2}$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.4

组合 $- 1$ 和 $\frac{2}{2}$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.5

在公分母上合并分子。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.6

化简分子。

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解题步骤 1.3.3.6.1

将 $- 1$ 乘以 $2$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{\frac{1 - 2}{2}} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.6.2

从 $1$ 中减去 $2$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{\frac{- 1}{2}} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.3.7

将负号移到分数的前面。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{- \frac{1}{2}} + \frac{d}{d x} [- 2]}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.4

因为 $- 2$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 2$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} x^{- \frac{1}{2}} + 0}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.5

化简。

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解题步骤 1.3.5.1

使用负指数规则 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ 重写表达式。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}} + 0}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.5.2

合并项。

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解题步骤 1.3.5.2.1

将 $\frac{1}{2}$ 乘以 $\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}} + 0}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.5.2.2

将 $\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}$ 和 $0$ 相加。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}}{\frac{d}{d x} [x - 4]}$

解题步骤 1.3.6

根据加法法则， $x - 4$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}}{\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]}$

解题步骤 1.3.7

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 1$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}}{1 + \frac{d}{d x} [- 4]}$

解题步骤 1.3.8

因为 $- 4$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 4$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}}{1 + 0}$

解题步骤 1.3.9

将 $1$ 和 $0$ 相加。

$lim_{x \to 4} \frac{\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}}{1}$

解题步骤 1.4

将分子乘以分母的倒数。

$lim_{x \to 4} \frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}} \cdot 1$

解题步骤 1.5

将 $x^{\frac{1}{2}}$ 重写为 $\sqrt{x}$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{1}{2 \sqrt{x}} \cdot 1$

解题步骤 1.6

将 $\frac{1}{2 \sqrt{x}}$ 乘以 $1$ 。

$lim_{x \to 4} \frac{1}{2 \sqrt{x}}$

解题步骤 2

计算极限值。

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解题步骤 2.1

因为项 $\frac{1}{2}$ 对于 $x$ 为常数，所以将其移动到极限外。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 4} \frac{1}{\sqrt{x}}$

解题步骤 2.2

当 $x$ 趋于 $4$ 时，利用极限的除法定则来分解极限。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 4} 1}{lim_{x \to 4} \sqrt{x}}$

解题步骤 2.3

计算 $1$ 的极限值，当 $x$ 趋近于 $4$ 时此极限值为常数。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{lim_{x \to 4} \sqrt{x}}$

解题步骤 2.4

将极限移入根号内。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{lim_{x \to 4} x}}$

解题步骤 3

将 $4$ 代入 $x$ 来计算 $x$ 的极限值。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{4}}$

解题步骤 4

化简答案。

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解题步骤 4.1

化简分母。

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解题步骤 4.1.1

将 $4$ 重写为 $2^{2}$ 。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2^{2}}}$

解题步骤 4.1.2

假设各项均为正实数，从根式下提出各项。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 4.2

乘以 $\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$ 。

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解题步骤 4.2.1

将 $\frac{1}{2}$ 乘以 $\frac{1}{2}$ 。

$\frac{1}{2 \cdot 2}$

解题步骤 4.2.2

将 $2$ 乘以 $2$ 。

$\frac{1}{4}$

解题步骤 5

结果可以多种形式表示。

恰当形式：

$\frac{1}{4}$

小数形式：

$0.25$

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