怎么求这个极限问题?
这道极限问题，看起来确实有点意思，不是那种一眼就能看出答案的“送分题”。不过，别担心，我们一步一步来拆解，就像剥洋葱一样，层层深入，最终就能看到真相。
咱们先来看看这个极限式子：
$$ lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^x $$
第一眼看上去，底数 $frac{x+1}{x1}$ 在 $x o infty$ 的时候会趋向于1，而指数 $x$ 趋向于无穷大。这种 $1^infty$ 的不定型，是我们最常见也最需要特别处理的类型。直接代入是行不通的，因为 $1 imes infty$ 没有明确的大小。
要解决这类问题，我们通常有两种思路：
思路一：利用重要极限 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$
这个重要极限是指数函数和自然对数联系起来的关键。我们的目标就是把给定的式子变形，凑成这个形式。
先来看底数部分：$frac{x+1}{x1}$。我们想把它变成 $1 + ext{某个趋于0的量}$ 的形式。
可以这样写：
$$ frac{x+1}{x1} = frac{x1+2}{x1} = frac{x1}{x1} + frac{2}{x1} = 1 + frac{2}{x1} $$
现在，我们的式子就变成了：
$$ lim_{x o infty} left( 1 + frac{2}{x1} ight)^x $$
离那个重要极限 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$ 还有点距离。关键在于指数的位置。重要极限里是直接一个 $u$，而我们这里是 $x$。
我们需要把指数 $x$ 和底数里的 $frac{2}{x1}$ 建立起联系，让它变成 $frac{1}{frac{1}{x}}$ 或者其他可以凑成 $u$ 的形式。
让我们稍微调整一下指数：
$$ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^x $$
我们知道，$frac{2}{x1}$ 当 $x o infty$ 的时候，是趋向于0的。如果我们想让它变成 $frac{1}{u}$ 的形式，那么 $u$ 应该是什么呢？从 $frac{2}{x1}$ 可以看出，如果我们令 $u = frac{x1}{2}$，那么 $frac{1}{u} = frac{2}{x1}$。
为了凑成这个 $u$，我们需要指数部分是 $u$ 或者 $1/u$ 的倒数。
我们原来的指数是 $x$。我们想把它变成 $u$ 或者和 $u$ 相关的形式。
看这里：
$$ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^x = left[ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^{frac{x1}{2}} ight]^{frac{2}{x1} cdot x} $$
是不是有点绕？别急，我们一层一层来。
先关注括号里的核心部分：$left( 1 + frac{2}{x1} ight)^{frac{x1}{2}}$。
如果我们令 $y = frac{x1}{2}$，那么当 $x o infty$ 时，$y o infty$。
这个部分就变成了 $left( 1 + frac{1}{y} ight)^y$ 的形式。
根据重要极限，这个部分当 $x o infty$ (即 $y o infty$) 的时候，它的极限是 $e$。
现在，我们来看指数部分：$frac{2}{x1} cdot x$。
当 $x o infty$ 的时候，
$$ lim_{x o infty} frac{2x}{x1} = lim_{x o infty} frac{2}{1 frac{1}{x}} = frac{2}{10} = 2 $$
所以，整个式子就变成了 $e$ 的某个幂次。
$$ lim_{x o infty} left[ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^{frac{x1}{2}} ight]^{frac{2x}{x1}} $$
这里利用了 $(a^b)^c = a^{bc}$ 的性质。
当 $x o infty$ 时，底部的方括号部分趋向于 $e$，而方括号上方的指数部分趋向于 $2$。
因此，整个极限就是 $e^2$。
更严谨一点的说，我们可以引入一个变量替换。
令 $y = x1$。当 $x o infty$ 时，$y o infty$。
那么 $x = y+1$。
原式变为：
$$ lim_{y o infty} left( frac{(y+1)+1}{(y+1)1} ight)^{y+1} = lim_{y o infty} left( frac{y+2}{y} ight)^{y+1} $$
$$ = lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^{y+1} $$
现在，我们把指数拆开：
$$ = lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^y cdot left( 1 + frac{2}{y} ight)^1 $$
我们分别来看这两个部分：
第一部分：$lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^y$
为了凑成重要极限 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$，我们可以这样做：
$$ left( 1 + frac{2}{y} ight)^y = left[ left( 1 + frac{1}{y/2} ight)^{y/2} ight]^2 $$
当 $y o infty$ 时，$y/2 o infty$。所以，根据重要极限，这个括号内的部分极限是 $e$。因此，第一部分极限是 $e^2$。
第二部分：$lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^1$
当 $y o infty$ 时，$frac{2}{y} o 0$。所以这部分极限是 $(1+0)^1 = 1$。
将两部分结合起来：
$$ e^2 cdot 1 = e^2 $$
所以，极限值是 $e^2$。
思路二：利用对数和洛必达法则
对于 $1^infty$ 型不定式，我们还可以取对数，然后把问题转化为 $0/0$ 或 $infty/infty$ 型，再用洛必达法则。
令 $L = lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^x$
对两边取自然对数：
$$ ln L = ln left[ lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^x ight] $$
由于对数函数是连续的，我们可以把极限提到对数函数内部：
$$ ln L = lim_{x o infty} ln left[ left( frac{x+1}{x1} ight)^x ight] $$
利用对数的性质 $ln(a^b) = b ln a$：
$$ ln L = lim_{x o infty} x ln left( frac{x+1}{x1} ight) $$
现在，当 $x o infty$ 时，$x o infty$，$ frac{x+1}{x1} o 1$，所以 $ln(frac{x+1}{x1}) o ln(1) = 0$。
我们又遇到了 $infty cdot 0$ 的不定型。
为了使用洛必达法则，我们需要把它变成 $frac{0}{0}$ 或 $frac{infty}{infty}$ 型。
我们可以把 $x$ 放到分母的倒数位置：
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{ln left( frac{x+1}{x1} ight)}{frac{1}{x}} $$
现在，分子 $ln(frac{x+1}{x1}) o 0$，$ frac{1}{x} o 0$。这是一个 $frac{0}{0}$ 型的不定式。
我们可以应用洛必达法则，对分子和分母分别求导。
求导之前，我们先化简一下分子的 $ln(frac{x+1}{x1})$：
$$ ln left( frac{x+1}{x1} ight) = ln(x+1) ln(x1) $$
现在求导：
分子导数：
$$ frac{d}{dx} [ln(x+1) ln(x1)] = frac{1}{x+1} frac{1}{x1} $$
通分得到：
$$ frac{(x1) (x+1)}{(x+1)(x1)} = frac{x1x1}{x^21} = frac{2}{x^21} $$
分母导数：
$$ frac{d}{dx} left( frac{1}{x} ight) = frac{1}{x^2} $$
应用洛必达法则后，极限变成：
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{frac{2}{x^21}}{frac{1}{x^2}} $$
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{2}{x^21} cdot left( x^2 ight) $$
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{2x^2}{x^21} $$
现在这个极限是 $frac{infty}{infty}$ 型。我们可以继续用洛必达法则，或者直接看最高次项。
直接看最高次项：分子最高次是 $2x^2$，分母最高次是 $x^2$。当 $x o infty$ 时，比值趋向于 $2/1 = 2$。
或者，用洛必达法则再求一次导：
分子导数：$frac{d}{dx}(2x^2) = 4x$
分母导数：$frac{d}{dx}(x^21) = 2x$
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{4x}{2x} = lim_{x o infty} 2 = 2 $$
我们得到 $ln L = 2$。
因为 $L$ 是原极限的值，所以：
$$ L = e^{ln L} = e^2 $$
两种方法殊途同归，都得到了 $e^2$ 这个结果。
总结一下解题的关键点：
1. 识别不定型： 首先要看出这是 $1^infty$ 型，不能直接代入。
2. 方法一：凑重要极限
将底数变形为 $1 + ext{趋于0的量}$。
通过指数调整，使底数中的“趋于0的量”的倒数与指数相匹配，凑成 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$ 的形式。
注意利用指数的性质 $(a^b)^c = a^{bc}$。
3. 方法二：取对数+洛必达法则
对整个极限取自然对数，将 $1^infty$ 型转化为 $infty cdot 0$ 型。
将 $infty cdot 0$ 型转化为 $frac{0}{0}$ 或 $frac{infty}{infty}$ 型。
对分子分母进行求导（洛必达法则）。
计算求导后的极限，得到 $ln L$ 的值。
最后通过 $L = e^{ln L}$ 得到原极限值。
这两种方法都很常用，掌握了它们，很多同类型的极限问题就能迎刃而解了。这个题目确实是考察对基本极限和处理技巧的理解，挺不错的。
咱们先来看看这个极限式子：
$$ lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^x $$
第一眼看上去，底数 $frac{x+1}{x1}$ 在 $x o infty$ 的时候会趋向于1，而指数 $x$ 趋向于无穷大。这种 $1^infty$ 的不定型，是我们最常见也最需要特别处理的类型。直接代入是行不通的，因为 $1 imes infty$ 没有明确的大小。
要解决这类问题，我们通常有两种思路：
思路一：利用重要极限 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$
这个重要极限是指数函数和自然对数联系起来的关键。我们的目标就是把给定的式子变形，凑成这个形式。
先来看底数部分：$frac{x+1}{x1}$。我们想把它变成 $1 + ext{某个趋于0的量}$ 的形式。
可以这样写：
$$ frac{x+1}{x1} = frac{x1+2}{x1} = frac{x1}{x1} + frac{2}{x1} = 1 + frac{2}{x1} $$
现在，我们的式子就变成了：
$$ lim_{x o infty} left( 1 + frac{2}{x1} ight)^x $$
离那个重要极限 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$ 还有点距离。关键在于指数的位置。重要极限里是直接一个 $u$，而我们这里是 $x$。
我们需要把指数 $x$ 和底数里的 $frac{2}{x1}$ 建立起联系，让它变成 $frac{1}{frac{1}{x}}$ 或者其他可以凑成 $u$ 的形式。
让我们稍微调整一下指数：
$$ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^x $$
我们知道，$frac{2}{x1}$ 当 $x o infty$ 的时候，是趋向于0的。如果我们想让它变成 $frac{1}{u}$ 的形式，那么 $u$ 应该是什么呢？从 $frac{2}{x1}$ 可以看出，如果我们令 $u = frac{x1}{2}$，那么 $frac{1}{u} = frac{2}{x1}$。
为了凑成这个 $u$，我们需要指数部分是 $u$ 或者 $1/u$ 的倒数。
我们原来的指数是 $x$。我们想把它变成 $u$ 或者和 $u$ 相关的形式。
看这里：
$$ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^x = left[ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^{frac{x1}{2}} ight]^{frac{2}{x1} cdot x} $$
是不是有点绕？别急，我们一层一层来。
先关注括号里的核心部分：$left( 1 + frac{2}{x1} ight)^{frac{x1}{2}}$。
如果我们令 $y = frac{x1}{2}$，那么当 $x o infty$ 时，$y o infty$。
这个部分就变成了 $left( 1 + frac{1}{y} ight)^y$ 的形式。
根据重要极限，这个部分当 $x o infty$ (即 $y o infty$) 的时候，它的极限是 $e$。
现在，我们来看指数部分：$frac{2}{x1} cdot x$。
当 $x o infty$ 的时候，
$$ lim_{x o infty} frac{2x}{x1} = lim_{x o infty} frac{2}{1 frac{1}{x}} = frac{2}{10} = 2 $$
所以，整个式子就变成了 $e$ 的某个幂次。
$$ lim_{x o infty} left[ left( 1 + frac{2}{x1} ight)^{frac{x1}{2}} ight]^{frac{2x}{x1}} $$
这里利用了 $(a^b)^c = a^{bc}$ 的性质。
当 $x o infty$ 时，底部的方括号部分趋向于 $e$，而方括号上方的指数部分趋向于 $2$。
因此，整个极限就是 $e^2$。
更严谨一点的说，我们可以引入一个变量替换。
令 $y = x1$。当 $x o infty$ 时，$y o infty$。
那么 $x = y+1$。
原式变为：
$$ lim_{y o infty} left( frac{(y+1)+1}{(y+1)1} ight)^{y+1} = lim_{y o infty} left( frac{y+2}{y} ight)^{y+1} $$
$$ = lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^{y+1} $$
现在，我们把指数拆开：
$$ = lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^y cdot left( 1 + frac{2}{y} ight)^1 $$
我们分别来看这两个部分：
第一部分：$lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^y$
为了凑成重要极限 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$，我们可以这样做：
$$ left( 1 + frac{2}{y} ight)^y = left[ left( 1 + frac{1}{y/2} ight)^{y/2} ight]^2 $$
当 $y o infty$ 时，$y/2 o infty$。所以，根据重要极限，这个括号内的部分极限是 $e$。因此，第一部分极限是 $e^2$。
第二部分：$lim_{y o infty} left( 1 + frac{2}{y} ight)^1$
当 $y o infty$ 时，$frac{2}{y} o 0$。所以这部分极限是 $(1+0)^1 = 1$。
将两部分结合起来：
$$ e^2 cdot 1 = e^2 $$
所以，极限值是 $e^2$。
思路二：利用对数和洛必达法则
对于 $1^infty$ 型不定式，我们还可以取对数，然后把问题转化为 $0/0$ 或 $infty/infty$ 型，再用洛必达法则。
令 $L = lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^x$
对两边取自然对数：
$$ ln L = ln left[ lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^x ight] $$
由于对数函数是连续的，我们可以把极限提到对数函数内部：
$$ ln L = lim_{x o infty} ln left[ left( frac{x+1}{x1} ight)^x ight] $$
利用对数的性质 $ln(a^b) = b ln a$：
$$ ln L = lim_{x o infty} x ln left( frac{x+1}{x1} ight) $$
现在，当 $x o infty$ 时，$x o infty$，$ frac{x+1}{x1} o 1$，所以 $ln(frac{x+1}{x1}) o ln(1) = 0$。
我们又遇到了 $infty cdot 0$ 的不定型。
为了使用洛必达法则，我们需要把它变成 $frac{0}{0}$ 或 $frac{infty}{infty}$ 型。
我们可以把 $x$ 放到分母的倒数位置：
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{ln left( frac{x+1}{x1} ight)}{frac{1}{x}} $$
现在，分子 $ln(frac{x+1}{x1}) o 0$，$ frac{1}{x} o 0$。这是一个 $frac{0}{0}$ 型的不定式。
我们可以应用洛必达法则，对分子和分母分别求导。
求导之前，我们先化简一下分子的 $ln(frac{x+1}{x1})$：
$$ ln left( frac{x+1}{x1} ight) = ln(x+1) ln(x1) $$
现在求导：
分子导数：
$$ frac{d}{dx} [ln(x+1) ln(x1)] = frac{1}{x+1} frac{1}{x1} $$
通分得到：
$$ frac{(x1) (x+1)}{(x+1)(x1)} = frac{x1x1}{x^21} = frac{2}{x^21} $$
分母导数：
$$ frac{d}{dx} left( frac{1}{x} ight) = frac{1}{x^2} $$
应用洛必达法则后，极限变成：
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{frac{2}{x^21}}{frac{1}{x^2}} $$
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{2}{x^21} cdot left( x^2 ight) $$
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{2x^2}{x^21} $$
现在这个极限是 $frac{infty}{infty}$ 型。我们可以继续用洛必达法则，或者直接看最高次项。
直接看最高次项：分子最高次是 $2x^2$，分母最高次是 $x^2$。当 $x o infty$ 时，比值趋向于 $2/1 = 2$。
或者，用洛必达法则再求一次导：
分子导数：$frac{d}{dx}(2x^2) = 4x$
分母导数：$frac{d}{dx}(x^21) = 2x$
$$ ln L = lim_{x o infty} frac{4x}{2x} = lim_{x o infty} 2 = 2 $$
我们得到 $ln L = 2$。
因为 $L$ 是原极限的值，所以：
$$ L = e^{ln L} = e^2 $$
两种方法殊途同归，都得到了 $e^2$ 这个结果。
总结一下解题的关键点：
1. 识别不定型： 首先要看出这是 $1^infty$ 型，不能直接代入。
2. 方法一：凑重要极限
将底数变形为 $1 + ext{趋于0的量}$。
通过指数调整，使底数中的“趋于0的量”的倒数与指数相匹配，凑成 $lim_{u o infty} (1 + frac{1}{u})^u = e$ 的形式。
注意利用指数的性质 $(a^b)^c = a^{bc}$。
3. 方法二：取对数+洛必达法则
对整个极限取自然对数，将 $1^infty$ 型转化为 $infty cdot 0$ 型。
将 $infty cdot 0$ 型转化为 $frac{0}{0}$ 或 $frac{infty}{infty}$ 型。
对分子分母进行求导（洛必达法则）。
计算求导后的极限，得到 $ln L$ 的值。
最后通过 $L = e^{ln L}$ 得到原极限值。
这两种方法都很常用，掌握了它们，很多同类型的极限问题就能迎刃而解了。这个题目确实是考察对基本极限和处理技巧的理解，挺不错的。
网友意见
这本质上是概率问题。
考虑利用如下两个结论
设 是无理数，则 是区间 上的均匀分布。
若 在 上呈均匀分布，且 在 上可积，则
其中，第一个是数论中所谓的均匀分布/等分布 定理，具体证明可以查阅哈代（G.H. Hardy）所著《数论导引》( An introduction to the theory of numbers ) 第23.10节。第二个是概率论当中比较简单的事实。
对于当前问题，由于 是无理数，依 ， 在 上呈均匀分布，又 在 上可积，于是又依 得
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