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清除内层分数如何解决 (3+3x3+3x)/(1/x+11/x+1) 当 x 趋近于 -1 时的不定极限?

清除内层分数通过将复杂的有理表达式简化为多项式形式来解决极限问题。在 x=−1x=-1 附近,且 x≠−1x\ne-1,将 3+3x1/x+1\frac{3+3x}{1/x+1} 的分子和分母乘以 xx 得到 3x+3x21+x\frac{3x+3x^2}{1+x}。对分子因式分解得到 3x(1+x)1+x\frac{3x(1+x)}{1+x},约去 (1+x)(1+x) 后简化为 3x3x。因此,当 x→−1x \to -1 时的极限是 −3-3。

适用条件

  • 极限是当 x→−1x \to -1 时。
  • 表达式在分母中包含内层分数 1/x1/x。
  • 乘以 xx 对 x≠0x \ne 0 有效,特别是在 x=−1x=-1 附近,那里 x≠0x \ne 0。
  • 原表达式在 x=−1x=-1 处无定义(不定形式 0/00/0)。

理解与推导

  1. 通过将 x=−1x=-1 代入识别出不定形式 0/00/0。
  2. 将分子和分母乘以 xx 以清除内层分数 1/x1/x。
  3. 简化新表达式:x(3+3x)x(1/x+1)=3x+3x21+x\frac{x(3+3x)}{x(1/x+1)} = \frac{3x+3x^2}{1+x}。
  4. 对分子因式分解:3x(1+x)3x(1+x)。
  5. 约去公因子 (1+x)(1+x),这对 x≠−1x \ne -1 有效。
  6. 评估简化后的表达式 3x3x 当 x→−1x \to -1 时的极限。
  7. 计算最终值:3(−1)=−33(-1) = -3。

例子

脚本指出:“在 x=−1x=-1 附近,且 x≠−1x\ne-1,将 3+3x1/x+1\frac{3+3x}{1/x+1} 的分子和分母乘以 xx 得到 3x+3x21+x=3x\frac{3x+3x^2}{1+x}=3x。因此极限是 −3-3。”

容易误解的地方

  • 只将分母乘以 xx 而忘记分子。
  • 认为零分母本身就是取消的普遍许可,而不检查不定形式。
  • 混淆点 x=0x=0(内层分数无定义)与极限点 x=−1x=-1。

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