求下列极限: lim _(xarrow alpha )dfrac (sin x-sin alpha )(x-alpha );
求下列极限:
;
题目解答
答案
.
解析
考查要点:本题主要考查学生对三角函数极限的理解,特别是当变量趋向于无穷大时,振荡函数的极限是否存在。
解题核心思路:
当$x \rightarrow \infty$时,$\sin x$和$\sin \alpha x$均在$[-1,1]$之间无限振荡,因此它们的差$\sin x - \sin \alpha x$也会振荡。需要判断振荡部分是否能抵消,使得整体表达式趋于稳定。
破题关键点:
- 分情况讨论$\alpha$的值:
- 若$\alpha = 1$,则$\sin x - \sin \alpha x = 0$,此时表达式简化为常数项$-1$,极限存在。
- 若$\alpha \neq 1$,则$\sin x - \sin \alpha x$仍保持振荡特性,导致整体表达式无极限。
情况1:$\alpha = 1$
当$\alpha = 1$时,原式化简为:
$\sin x - \sin x - 1 = -1$
此时无论$x$如何变化,表达式恒等于$-1$,因此极限为:
$\lim_{x \rightarrow \infty} (-1) = -1$
情况2:$\alpha \neq 1$
当$\alpha \neq 1$时,利用三角恒等式$\sin A - \sin B = 2 \cos\left(\frac{A+B}{2}\right) \sin\left(\frac{A-B}{2}\right)$,可得:
$\sin x - \sin \alpha x = 2 \cos\left(\frac{(1+\alpha)x}{2}\right) \sin\left(\frac{(1-\alpha)x}{2}\right)$
此时原式变为:
$2 \cos\left(\frac{(1+\alpha)x}{2}\right) \sin\left(\frac{(1-\alpha)x}{2}\right) - \alpha$
由于$\cos$和$\sin$函数在$x \rightarrow \infty$时仍振荡于$[-1,1]$之间,因此振荡部分的绝对值不超过$2$,整体表达式在$[-2 - \alpha, 2 - \alpha]$之间无限振荡,极限不存在。