在数学分析中,极限是一个非常重要的概念,它帮助我们理解函数在特定点附近的动态变化趋势。本文将深入探讨函数 \( f(x) = x \ln x \) 当 \( x \) 趋近于零时的极限行为。
首先,我们需要明确的是,当 \( x \to 0^+ \)(即从正数方向趋近于零)时,\( \ln x \) 的值会趋向负无穷大。因此,\( x \ln x \) 是一个 \( 0 \times (-\infty) \) 的不定式形式。为了更好地处理这种情况,我们可以利用洛必达法则来求解这个极限。
解题步骤:
1. 重写函数:
我们可以将 \( x \ln x \) 重写为 \( \frac{\ln x}{1/x} \),这样就转化成了 \( \frac{-\infty}{\infty} \) 的形式,适合应用洛必达法则。
2. 应用洛必达法则:
对分子和分母分别求导:
\[
\lim_{x \to 0^+} \frac{\ln x}{1/x} = \lim_{x \to 0^+} \frac{\frac{d}{dx}(\ln x)}{\frac{d}{dx}(1/x)} = \lim_{x \to 0^+} \frac{\frac{1}{x}}{-\frac{1}{x^2}}
\]
3. 简化表达式:
进一步化简得到:
\[
\lim_{x \to 0^+} \frac{\frac{1}{x}}{-\frac{1}{x^2}} = \lim_{x \to 0^+} -x = 0
\]
因此,当 \( x \) 趋近于零时,函数 \( x \ln x \) 的极限为零。
结论:
通过上述分析,我们得出结论:当 \( x \to 0^+ \) 时,函数 \( x \ln x \) 的极限为零。这一结果表明,尽管 \( \ln x \) 在接近零时迅速趋于负无穷大,但由于 \( x \) 的快速衰减,它们的乘积最终趋于零。
希望本文的分析能够帮助您更清晰地理解这一数学问题,并为您提供解决类似问题的方法和思路。