미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

e 정의 극한 보기

문제

함수 f(x)=(xx1)x\displaystyle f ( x ) = \left( \frac{x}{x - 1} \right) ^{x}(x>1)( x > 1 )에 대하여 <보기>에서 옳은 것을 모두 고른 것은? [3점]

<보 기>
ㄱ. limxf(x)=e\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} f ( x ) = e ㄴ. limxf(x)f(x+1)=e2\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} f ( x ) f ( x + 1 ) = e ^{2} ㄷ. k2k \geq 2일 때, limxf(kx)=ek\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} f ( kx ) = e ^{k}이다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

ㄱ. limxf(x)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {f ( x )}=limx(xx1)x\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left( \frac{x}{x - 1} \right) ^{x}=limx(1+1x1)x\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left( 1 + \frac{1}{x - 1} \right) ^{x} =limx{(1+1x1)x1}xx1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left\{ \left( 1 + \frac{1}{x - 1} \right) ^{x-1} \right\} ^{\frac{x}{x - 1}} 그런데, limx(1+1x1)x1=e\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left( 1 + \frac{1}{x - 1} \right) ^{x-1} = e, limxxx1=1\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {\frac{x}{x - 1}} = 1이므로 limx{(1+1x1)x1}xx1=e1=e\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left\{ \left( 1 + \frac{1}{x - 1} \right) ^{x-1} \right\} ^{\frac{x}{x - 1}} = e ^{1} = e ∴ 참 ㄴ. limxf(x)=e\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {f ( x )} = e 이므로 x+1=tx + 1 = t라 하면 limxf(x+1)=limtf(t)=e\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {f ( x + 1 )} = \lim\limits _{t \rightarrow \infty} {f ( t )} = e 수렴하는 함수의 곱은 수렴하므로 limxf(x)f(x+1)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} f ( x ) \cdot f ( x + 1 )=limxf(x)×limxf(x+1)\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {f ( x )} \times \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {f ( x + 1 )} =e×e=e2= e \times e = e ^{2} ∴ 참 ㄷ. limxf(kx)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {f ( kx )}=limx(kxkx1)kx\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left( \frac{kx}{kx - 1} \right) ^{kx}=limx(1+1kx1)kx\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left( 1 + \frac{1}{kx - 1} \right) ^{kx} =limx{(1+1kx1)kx1}kxkx1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left\{ \left( 1 + \frac{1}{kx - 1} \right) ^{kx-1} \right\} ^{\frac{kx}{kx - 1}} 그런데, xx \rightarrow \infty이면 kxkx \rightarrow \infty 이므로 limx(1+1kx1)kx1=e\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left( 1 + \frac{1}{kx - 1} \right) ^{kx-1} = e limxkxkx1=1\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} \frac{kx}{kx - 1} = 1 이므로 limx{(1+1kx1)kx1}kxkx1=e1=e\displaystyle \therefore \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} \left\{ \left( 1 + \frac{1}{kx - 1} \right) ^{kx-1} \right\} ^{\frac{kx}{kx - 1}} = e ^{1} = e ∴ 거짓 따라서, 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.

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