题目
(1)当x→0时,f(x)=sin(ax^3)与g(x)=x^2ln(1-x)是等价无穷小量,则( ).A. a=1B. a=2C. a=-1D. a=-2
(1)当x→0时,$f(x)=\sin(ax^{3})$与$g(x)=x^{2}\ln(1-x)$是等价无穷小量,则( ).
A. a=1
B. a=2
C. a=-1
D. a=-2
题目解答
答案
C. a=-1
解析
考查要点:本题主要考查等价无穷小的定义及泰勒展开的应用,需要利用两个函数在$x \to 0$时的展开式,通过比较最高次项的系数来确定参数$a$的值。
解题核心思路:
- 等价无穷小的条件:当$x \to 0$时,$\lim \frac{f(x)}{g(x)} = 1$。
- 泰勒展开:将$\sin(ax^3)$和$\ln(1-x)$展开到足够阶数,保留主要项并忽略高阶无穷小。
- 比较系数:通过展开后的表达式,建立方程求解$a$。
破题关键点:
- 正确展开$\sin(ax^3)$和$\ln(1-x)$,并保留对极限起决定作用的项。
- 忽略高阶无穷小,简化表达式后建立方程。
步骤1:展开$\sin(ax^3)$
当$x \to 0$时,$\sin(ax^3)$的泰勒展开式为:
$\sin(ax^3) = ax^3 - \frac{(ax^3)^3}{6} + \cdots \approx ax^3$
(更高阶项如$x^9$可忽略)
步骤2:展开$\ln(1-x)$
当$x \to 0$时,$\ln(1-x)$的泰勒展开式为:
$\ln(1-x) = -x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} - \cdots \approx -x$
(保留一次项即可)
步骤3:代入$g(x)$并简化
将$\ln(1-x) \approx -x$代入$g(x) = x^2 \ln(1-x)$:
$g(x) \approx x^2 \cdot (-x) = -x^3$
步骤4:建立等价无穷小条件
根据等价无穷小定义:
$\lim_{x \to 0} \frac{\sin(ax^3)}{x^2 \ln(1-x)} = 1$
代入展开式:
$\lim_{x \to 0} \frac{ax^3}{-x^3} = \lim_{x \to 0} (-a) = -a$
因此有:
$-a = 1 \quad \Rightarrow \quad a = -1$