题目
例18】(2013,数一)设函数y=f(x)由方程y-x=e^x(1-y)确定,则lim_(ntoinfty)n[f((1)/(n))-1]=
例18】(2013,数一)设函数y=f(x)由方程y-x=e^{x(1-y)}确定,则$\lim_{n\to\infty}n\left[f\left(\frac{1}{n}\right)-1\right]=$
题目解答
答案
将 $x = 0$ 代入方程得 $y = 1$,即 $f(0) = 1$。
对等式 $y - x = e^{x(1-y)}$ 求导,得:
\[
y' - 1 = e^{x(1-y)}[(1-y) - xy']
\]
代入 $x = 0, y = 1$,解得 $y'(0) = 1$,即 $f'(0) = 1$。
由导数定义:
\[
\lim_{n \to \infty} n[f(\frac{1}{n}) - 1] = \lim_{t \to 0} \frac{f(t) - f(0)}{t} = f'(0) = 1
\]
**答案:** $\boxed{1}$
解析
考查要点:本题主要考查隐函数求导及导数的定义应用,需要将极限问题转化为导数计算。
解题思路:
- 确定初始值:将$x=0$代入方程,求得$f(0)=1$;
- 隐函数求导:对原方程两边关于$x$求导,代入$x=0, y=1$求得$f'(0)$;
- 极限转化:利用导数定义,将极限$\lim_{n\to\infty}n\left[f\left(\frac{1}{n}\right)-1\right]$转化为$f'(0)$。
关键点:
- 隐函数求导时需注意链式法则的应用;
- 导数定义的灵活运用,将极限形式与导数关联。
步骤1:确定$f(0)$的值
将$x=0$代入方程$y - x = e^{x(1-y)}$,得:
$y - 0 = e^{0 \cdot (1-y)} \implies y = e^0 = 1.$
因此,$f(0) = 1$。
步骤2:对原方程隐函数求导
对等式$y - x = e^{x(1-y)}$两边关于$x$求导:
- 左边:$\frac{d}{dx}(y - x) = y' - 1$;
- 右边:利用链式法则,导数为:
$e^{x(1-y)} \cdot \frac{d}{dx}[x(1-y)] = e^{x(1-y)} \cdot \left[(1-y) - x y'\right].$
整理得方程:
$y' - 1 = e^{x(1-y)} \left[(1-y) - x y'\right].$
步骤3:代入$x=0, y=1$求$f'(0)$
将$x=0, y=1$代入方程:
$y'(0) - 1 = e^{0} \left[(1-1) - 0 \cdot y'(0)\right] \implies y'(0) - 1 = 0 \implies y'(0) = 1.$
因此,$f'(0) = 1$。
步骤4:利用导数定义求极限
将极限表达式变形:
$\lim_{n\to\infty} n\left[f\left(\frac{1}{n}\right)-1\right] = \lim_{t\to0} \frac{f(t) - f(0)}{t} = f'(0) = 1.$