题目
12.求极限lim_(xto0)(sin x+3ln(1+x))/(1+x-cos(2x)).
12.求极限$\lim_{x\to0}\frac{\sin x+3\ln(1+x)}{1+x-\cos(2x)}$.
题目解答
答案
当 $x \to 0$ 时,利用等价无穷小替换:
- $\sin x \sim x$,$\ln(1+x) \sim x$,故分子 $\sin x + 3\ln(1+x) \sim x + 3x = 4x$;
- $\cos(2x) \sim 1 - 2x^2$,分母 $1 + x - \cos(2x) \sim x + 2x^2$。
代入原式得:
\[
\lim_{x\to0}\frac{4x}{x + 2x^2} = \lim_{x\to0}\frac{4}{1 + 2x} = 4.
\]
或使用洛必达法则:
分子求导得 $\cos x + \frac{3}{1+x}$,分母求导得 $1 + 2\sin(2x)$,
\[
\lim_{x\to0}\frac{\cos x + \frac{3}{1+x}}{1 + 2\sin(2x)} = \frac{1 + 3}{1} = 4.
\]
**答案:** $\boxed{4}$
解析
本题主要考察极限的计算方法,包括等价无穷小替换和洛必达法则,适用于求解$x\to0$时的$\frac{0}{0}$型极限问题。
方法一:等价无穷小替换
当$x\to0$时,常用等价无穷小如下:
- $\sin x\sim x$,$\ln(1+x)\sim x$,$\cos t\sim1-\frac{t^2}{2}$($t\to0$)。
分子化简:
$\sin x + 3\ln(1+x)\sim x + 3x = 4x$(等价无穷小替换)。
分母化简:
$\cos(2x)\sim1 - \frac{(2x)^2}{2}=1 - 2x^2$,则:
$1 + x - \cos(2x)\sim1 + x - (1 - 2x^2)=x + 2x^2$。
代入极限:
$\lim_{x\to0}\frac{4x}{x + 2x^2}=\lim_{x\to0}\frac{4}{1 + 2x}=4\quad(\text{约去}x,\text{代入}x=0)$
方法二:洛必达法则
原式为$\frac{0}{0}$型极限,对分子分母分别求导:
- 分子导数:$(\sin x + 3\ln(1+x))'=\cos x + \frac{3}{1+x}$
- 分母导数:$(1 + x - \cos(2x))'=1 + 2\sin(2x)$
代入$x=0$:
$\lim_{x\to0}\frac{\cos x + \frac{3}{1+x}}{1 + 2\sin(2x)}=\frac{\cos0 + \frac{3}{1+0}}{1 + 2\sin0}=\frac{1 + 3}{1}=4$