AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1977

Условие

Найти \(\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-\sqrt{x^2-2x}\right)\).

Решение

Так как \(\lim_{x\to+\infty}\sqrt[3]{x^3+3x^2}=+\infty\) и \(\lim_{x\to\infty}\sqrt{x^2-2x}=+\infty\), то мы имеем дело с неопределённостью вида \(\infty-\infty\). Для начала, чтобы избавиться от квадратного корня, домножим и разделим на выражение \(\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}\right)\):

\[ \lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-\sqrt{x^2-2x}\right)=|\infty-\infty|=\\ =\lim_{x\to+\infty}\frac{\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-\sqrt{x^2-2x}\right)\cdot\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}\right)}{\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}} =\lim_{x\to+\infty}\frac{\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}-\left(x^2-2x\right)}{\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}} \]

Теперь избавимся от кубического корня. Домножим и разделим на выражение \(\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^4}+\left(x^2-2x\right)\cdot\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}+\left(x^2-2x\right)^2\).

\[ \lim_{x\to+\infty}\frac{\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}-\left(x^2-2x\right)}{\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}}=\\ =\lim_{x\to+\infty}\frac{\left(\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}-\left(x^2-2x\right)\right)\cdot\left(\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^4}+\left(x^2-2x\right)\cdot\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}+\left(x^2-2x\right)^2\right)}{\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}\right)\cdot\left(\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^4}+\left(x^2-2x\right)\cdot\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}+\left(x^2-2x\right)^2\right)}=\\ =\lim_{x\to+\infty}\frac{\left(x^3+3x^2\right)^2-\left(x^2-2x\right)^3}{\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}\right)\cdot\left(\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^4}+\left(x^2-2x\right)\cdot\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}+\left(x^2-2x\right)^2\right)}=\\ =\lim_{x\to+\infty}\frac{12x^5-3x^4+8x^3}{\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}\right)\cdot\left(\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^4}+\left(x^2-2x\right)\cdot\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}+\left(x^2-2x\right)^2\right)}=\\ =\lim_{x\to+\infty}\frac{\frac{12x^5}{x^5}-\frac{3x^4}{x^5}+\frac{8x^3}{x^5}}{\frac{\sqrt[3]{x^3+3x^2}+\sqrt{x^2-2x}}{x}\cdot\frac{\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^4}+\left(x^2-2x\right)\cdot\sqrt[3]{\left(x^3+3x^2\right)^2}+\left(x^2-2x\right)^2}{x^4}}=\\ =\lim_{x\to+\infty}\frac{12-\frac{3}{x}+\frac{8}{x^2}}{\left(\sqrt[3]{1+\frac{3}{x}}+\sqrt{1-\frac{2}{x}}\right) \cdot\left(\sqrt[3]{\left(1+\frac{3}{x}\right)^4}+\left(1-\frac{2}{x}\right)\cdot\sqrt[3]{\left(1+\frac{3}{x}\right)^2}+\left(1-\frac{2}{x}\right)^2\right)}=\frac{12}{2\cdot{3}}=2. \]

Впрочем, при решении данного примера можно пойти более простым путём, нежели домножение на сопряжённое, которое оказалось столь громоздким. Достаточно лишь разбить данный предел на два, а потом применить домножение в каждом из полученных пределов. Вычитая и прибавляя \(x\) будем иметь:

\[ \lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-\sqrt{x^2-2x}\right)=\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-x-\sqrt{x^2-2x}+x\right)=\\= \lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-x-\left(\sqrt{x^2-2x}-x\right)\right) \]

Рассматривая пределы \(\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-x\right)\) и \(\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt{x^2-2x}-x\right)\) убеждаемся, что они равны 1 и -1 соответственно (каждый предел вычисляется с помощью домножения на сопряжённое выражение).

\[ \lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-x-\left(\sqrt{x^2-2x}-x\right)\right)=\\=\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt[3]{x^3+3x^2}-x\right)-\lim_{x\to+\infty}\left(\sqrt{x^2-2x}-x\right)=1-(-1)=2. \]
Ответ: 2
Задачник №5Демидович "Сборник задач и упражнений по математическому анализу"
Раздел №1Введение в анализ
Задача №462