lim _(xarrow 0)dfrac (xtan x)(sqrt {1-{x)^2}-1}=________.
________.
题目解答
答案
时,
,
,其中
均可以由
但不为零的函数
替代,
所以分母.
即.
故本题答案为:.
解析
考查要点:本题主要考查等价无穷小替换在求极限中的应用,以及对分母部分的变形处理能力。
解题核心思路:
当$x \rightarrow 0$时,分子中的$\tan x$可以用$x$等价替换,分母中的$\sqrt{1-x^2}-1$需要通过二项式展开或等价无穷小公式进行变形。通过将分子和分母分别简化为等价无穷小,即可快速求出极限值。
破题关键点:
- 分子简化:利用$\tan x \sim x$,将分子转化为$x \cdot x = x^2$。
- 分母变形:将$\sqrt{1-x^2}-1$写成$(1-x^2)^{1/2}-1$,应用公式$(1+\alpha)^k -1 \sim k\alpha$(其中$\alpha = -x^2$,$k = \frac{1}{2}$),得到分母的等价形式。
步骤1:分子部分的等价替换
当$x \rightarrow 0$时,$\tan x \sim x$,因此分子可近似为:
$x \cdot \tan x \sim x \cdot x = x^2.$
步骤2:分母部分的等价替换
将分母$\sqrt{1-x^2}-1$改写为$(1-x^2)^{1/2}-1$,应用等价无穷小公式:
$(1+\alpha)^k -1 \sim k\alpha \quad (\alpha \rightarrow 0),$
其中$\alpha = -x^2$,$k = \frac{1}{2}$,因此:
$(1-x^2)^{1/2}-1 \sim \frac{1}{2} \cdot (-x^2) = -\frac{1}{2}x^2.$
步骤3:代入极限表达式
将分子和分母的等价形式代入原式:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {x\tan x}{\sqrt {1-{x}^{2}}-1} = \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x^2}{-\frac{1}{2}x^2} = \lim _{x\rightarrow 0} \dfrac{1}{-\frac{1}{2}} = -2.$