Math Problem Statement

\frac{\ln x}{1-x^{2}} 这个函数在x=1,这个点究竟是不是没有意义的?

Solution

我们来分析一下函数 f(x)=lnx1x2f(x) = \frac{\ln x}{1 - x^2}x=1x = 1 处的意义。

步骤 1:分析分母

首先看分母部分 1x21 - x^2。当 x=1x = 1 时,分母变为: 112=11=01 - 1^2 = 1 - 1 = 0 所以,当 x=1x = 1 时,分母为 0,这意味着整个函数的值可能是没有意义的(即可能出现不定式)。

步骤 2:分析分子

接下来看分子部分 lnx\ln x。当 x=1x = 1 时: ln(1)=0\ln(1) = 0 所以,分子在 x=1x = 1 时为 0。

步骤 3:使用洛必达法则

由于分子和分母都在 x=1x = 1 处为 0,我们可以尝试使用洛必达法则来解决这个不定式。洛必达法则适用于形式为 00\frac{0}{0} 的极限问题,方法是对分子和分母分别求导后再求极限。

对分子 lnx\ln x 求导得到: ddx(lnx)=1x\frac{d}{dx}(\ln x) = \frac{1}{x}

对分母 1x21 - x^2 求导得到: ddx(1x2)=2x\frac{d}{dx}(1 - x^2) = -2x

根据洛必达法则,原极限可以转化为: limx1lnx1x2=limx11x2x\lim_{x \to 1} \frac{\ln x}{1 - x^2} = \lim_{x \to 1} \frac{\frac{1}{x}}{-2x}x=1x = 1 时: 112(1)=12=12\frac{\frac{1}{1}}{-2(1)} = \frac{1}{-2} = -\frac{1}{2}

结论

根据洛必达法则,函数 f(x)=lnx1x2f(x) = \frac{\ln x}{1 - x^2}x=1x = 1 处的极限存在,且等于 12-\frac{1}{2}。因此,尽管函数在 x=1x = 1 处的分母为零,但通过洛必达法则,我们得到了一个有限值,所以在 x=1x = 1 这个点,函数是有意义的,其值为 12-\frac{1}{2}

额外信息

如果你有任何疑问或需要更详细的解释,请告诉我!

相关问题:

  1. 如何使用洛必达法则求解其他类型的不定式?
  2. 进一步探讨对数函数和分式函数的极限行为。
  3. 为什么分母为零时不一定意味着函数没有定义?
  4. 解析其他类似形式的极限问题。
  5. 洛必达法则的适用条件和限制是什么?

提示:

在遇到形式为 00\frac{0}{0}\frac{\infty}{\infty} 的极限时,考虑使用洛必达法则来简化计算。

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Logarithmic Functions
Limits
Indeterminate Forms
L'Hopital's Rule

Formulas

\frac{\ln x}{1 - x^2}
L'Hopital's Rule: \lim_{x \to c} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to c} \frac{f'(x)}{g'(x)}

Theorems

L'Hopital's Rule

Suitable Grade Level

College-level (Calculus)