Чтобы вычислить предел (\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1+x)}{x}), мы можем воспользоваться правилом Лопиталя, так как в этой форме предел имеет неопределенность вида (\frac{0}{0}).
Правило Лопиталя гласит, что если предел (\lim{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)}) приводит к неопределенности (\frac{0}{0}) или (\frac{\infty}{\infty}), то этот предел можно вычислить как (\lim{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)}), при условии, что этот новый предел существует.
Итак, применим правило Лопиталя:
Найдем производные числителя и знаменателя.
- Производная от (\ln(1+x)) по (x) равна (\frac{1}{1+x}).
- Производная от (x) по (x) равна (1).
Подставим производные в предел:
[
\lim{x \to 0} \frac{\ln(1+x)}{x} = \lim{x \to 0} \frac{\frac{1}{1+x}}{1} = \lim_{x \to 0} \frac{1}{1+x}
]
Теперь подставим (x = 0) в получившееся выражение:
[
\lim_{x \to 0} \frac{1}{1+x} = \frac{1}{1+0} = 1
]
Таким образом, предел (\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1+x)}{x} = 1).
Этот результат также можно интерпретировать с точки зрения разложения в ряд Тейлора. Разложение (\ln(1+x)) в окрестности (x = 0) имеет вид:
[
\ln(1+x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \cdots
]
Если подставить это в предел, мы получим:
[
\frac{\ln(1+x)}{x} = \frac{x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \cdots}{x} = 1 - \frac{x}{2} + \frac{x^2}{3} - \cdots
]
При (x \to 0) все члены, содержащие (x), стремятся к нулю, и в итоге предел равен 1.