题目
7.求极限lim_(xto0)((1-cos x)sin x)/(sqrt(1+x^3))-1.
7.求极限$\lim_{x\to0}\frac{\left(1-\cos x\right)\sin x}{\sqrt{1+x^{3}}-1}$.
题目解答
答案
利用等价无穷小替换:
当 $x \to 0$ 时,
- $1 - \cos x \sim \frac{x^2}{2}$,
- $\sin x \sim x$,
- $\sqrt{1 + x^3} - 1 \sim \frac{x^3}{2}$。
代入原式得:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{\left(\frac{x^2}{2}\right) \cdot x}{\frac{x^3}{2}} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{x^3}{2}}{\frac{x^3}{2}} = 1.
\]
答案:$\boxed{1}$
解析
考查要点:本题主要考查利用等价无穷小替换求极限的方法,以及对常见无穷小替换公式的熟练应用。
解题核心思路:
当$x \to 0$时,分子和分母中的某些表达式可以替换为与其等价的简单无穷小,从而简化极限计算。关键在于正确识别分子和分母中的等价无穷小形式,并进行替换。
破题关键点:
- 分子部分:$1 - \cos x$与$\frac{x^2}{2}$等价,$\sin x$与$x$等价。
- 分母部分:$\sqrt{1+x^3} - 1$与$\frac{x^3}{2}$等价。
将这些等价无穷小代入原式后,分子和分母的最高次项会被约去,最终得到常数结果。
步骤1:识别分子中的等价无穷小
- 当$x \to 0$时,$1 - \cos x \sim \frac{x^2}{2}$。
- 当$x \to 0$时,$\sin x \sim x$。
因此,分子$(1 - \cos x)\sin x$可近似为$\frac{x^2}{2} \cdot x = \frac{x^3}{2}$。
步骤2:识别分母中的等价无穷小
- 当$x \to 0$时,$\sqrt{1+x^3} - 1$可展开为泰勒级数:
$\sqrt{1+x^3} = 1 + \frac{x^3}{2} - \frac{x^6}{8} + \cdots$
因此,$\sqrt{1+x^3} - 1 \sim \frac{x^3}{2}$。
步骤3:代入等价无穷小并化简
将分子和分母的近似表达式代入原式:
$\lim_{x \to 0} \frac{\frac{x^3}{2}}{\frac{x^3}{2}} = \lim_{x \to 0} 1 = 1.$