极限lim _(xarrow infty )(x)^2(2-xsin dfrac (1)(x)-cos dfrac (1)(x))=A.lim _(xarrow infty )(x)^2(2-xsin dfrac (1)(x)-cos dfrac (1)(x))=B.lim _(xarrow infty )(x)^2(2-xsin dfrac (1)(x)-cos dfrac (1)(x))=C.lim _(xarrow infty )(x)^2(2-xsin dfrac (1)(x)-cos dfrac (1)(x))=D.lim _(xarrow infty )(x)^2(2-xsin dfrac (1)(x)-cos dfrac (1)(x))=
极限
A.
B.
C.
D.
题目解答
答案
∵当
时,
,
∴
∴对于
,可以令
(洛必达更方便)
则












∴综上所述,极限
故选A
解析
考查要点:本题主要考查变量替换、泰勒展开或洛必达法则在求解复杂极限中的应用,以及对三角函数在无穷远处的近似处理能力。
解题核心思路:
当$x \rightarrow \infty$时,令$t = \dfrac{1}{x}$,则$t \rightarrow 0$。通过变量替换将原式转化为关于$t$的表达式,利用泰勒展开或洛必达法则展开并化简,找到主导项求出极限。
破题关键点:
- 变量替换简化表达式;
- 展开$x \sin \dfrac{1}{x}$和$\cos \dfrac{1}{x}$的泰勒多项式至足够阶数;
- 消去高阶无穷小,保留有效项计算最终结果。
步骤1:变量替换
令$t = \dfrac{1}{x}$,当$x \rightarrow \infty$时,$t \rightarrow 0$。原式变形为:
$\lim_{t \rightarrow 0} \dfrac{1}{t^2} \left( 2 - \dfrac{1}{t} \sin t - \cos t \right)$
步骤2:泰勒展开
展开$\dfrac{1}{t} \sin t$和$\cos t$至二阶:
$\begin{aligned}\dfrac{1}{t} \sin t &= \dfrac{1}{t} \left( t - \dfrac{t^3}{6} + \cdots \right) = 1 - \dfrac{t^2}{6} + \cdots, \\\cos t &= 1 - \dfrac{t^2}{2} + \cdots.\end{aligned}$
步骤3:代入并化简
将展开式代入原式:
$\begin{aligned}2 - \dfrac{1}{t} \sin t - \cos t &= 2 - \left( 1 - \dfrac{t^2}{6} \right) - \left( 1 - \dfrac{t^2}{2} \right) \\&= 2 - 1 + \dfrac{t^2}{6} - 1 + \dfrac{t^2}{2} \\&= \dfrac{2}{3} t^2.\end{aligned}$
步骤4:计算极限
代入化简后的分子:
$\lim_{t \rightarrow 0} \dfrac{\dfrac{2}{3} t^2}{t^2} = \dfrac{2}{3}.$