Давайте разберем вашу задачу по шагам. Вы рассматриваете предел:
\[ \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{2}{x}\right)^x \]
Шаг 1: Понять, что происходит с выражением
Когда \( x \) становится очень большим, \( \frac{2}{x} \) стремится к нулю. То есть, выражение внутри скобок:
\[ 1 + \frac{2}{x} \to 1 \text{ при } x \to \infty \]
Шаг 2: Заметим важное преобразование
Однако мы видим, что это выражение возводится в степень \( x \), что делает ситуацию более интересной. Чтобы понять, к чему стремится всё выражение, мы можем воспользоваться свойством предела, связанным с использованием экспоненты:
\[ \lim_{x \to \infty} (1 + u)^v \text{ можно привести к } e^{\lim_{x \to \infty} u \cdot v} \text{ если } u = \frac{2}{x} \text{ и } v = x \]
Шаг 3: Установим новую переменную
Пусть \( u = \frac{2}{x} \), тогда мы можем записать:
\[ \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{2}{x}\right)^x = \lim_{x \to \infty} \left(1 + u\right)^{\frac{2}{u}} \]
где \( u \to 0 \) при \( x \to \infty \). Поскольку \( v = x \) и \( u = \frac{2}{x} \), мы можем выразить \( v \) через \( u \):
\[ v = \frac{2}{u} \]
Шаг 4: Применением предела к экспоненте
Мы можем переписать предел как:
\[ \lim_{u \to 0} \left(1 + u\right)^{\frac{2}{u}} = e^{\lim_{u \to 0} \frac{2}{u} \ln(1 + u)} \]
Шаг 5: Используем приближение
Для \( u \) стремящегося к нулю, мы используем разложение:
\[ \ln(1 + u) \approx u \]
Следовательно,
\[ \lim_{u \to 0} \frac{2 \ln(1 + u)}{u} = \lim_{u \to 0} \frac{2u}{u} = 2 \]
Шаг 6: Подставляем в формулу
Теперь у нас есть:
\[ \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{2}{x}\right)^x = e^2 \]
Ответ:
Таким образом, окончательный ответ на предел будет:
\[ \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{2}{x}\right)^x = e^2 \]
Если у вас будут еще вопросы по пределам или другие темы, не стесняйтесь спрашивать!