题目
求极限underset(lim)(x→0)((1-cosx)[x-ln(1+tanx)])/(si(n)^4x).
求极限$\underset{lim}{x→0}$$\frac{(1-cosx)[x-ln(1+tanx)]}{si{n}^{4}x}$.
题目解答
答案
解:∵1-cosx~$\frac{1}{2}$x2,sin4x~x4;
$\underset{lim}{x→0}$$\frac{(1-cosx)[x-ln(1+tanx)]}{si{n}^{4}x}$
=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{x-ln(1+tanx)}{2{x}^{2}}$
=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{1-\frac{se{c}^{2}x}{1+tanx}}{4x}$
=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{se{c}^{2}x-2se{c}^{2}xtanx}{4}$=$\frac{1}{4}$.
$\underset{lim}{x→0}$$\frac{(1-cosx)[x-ln(1+tanx)]}{si{n}^{4}x}$
=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{x-ln(1+tanx)}{2{x}^{2}}$
=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{1-\frac{se{c}^{2}x}{1+tanx}}{4x}$
=$\underset{lim}{x→0}$$\frac{se{c}^{2}x-2se{c}^{2}xtanx}{4}$=$\frac{1}{4}$.
解析
步骤 1:等价无穷小替换
由于当$x→0$时,$1-cosx$与$\frac{1}{2}x^{2}$是等价无穷小,$sin^{4}x$与$x^{4}$是等价无穷小,因此可以将原极限中的$1-cosx$替换为$\frac{1}{2}x^{2}$,$sin^{4}x$替换为$x^{4}$。
步骤 2:简化极限表达式
将步骤1中的等价无穷小替换代入原极限表达式,得到$\underset{lim}{x→0}$$\frac{\frac{1}{2}x^{2}[x-ln(1+tanx)]}{x^{4}}$,进一步简化为$\underset{lim}{x→0}$$\frac{x-ln(1+tanx)}{2x^{2}}$。
步骤 3:洛必达法则
由于$\underset{lim}{x→0}$$\frac{x-ln(1+tanx)}{2x^{2}}$是$\frac{0}{0}$型不定式,可以使用洛必达法则,即对分子和分母分别求导,得到$\underset{lim}{x→0}$$\frac{1-\frac{se{c}^{2}x}{1+tanx}}{4x}$。
步骤 4:再次使用洛必达法则
由于$\underset{lim}{x→0}$$\frac{1-\frac{se{c}^{2}x}{1+tanx}}{4x}$仍然是$\frac{0}{0}$型不定式,再次使用洛必达法则,对分子和分母分别求导,得到$\underset{lim}{x→0}$$\frac{se{c}^{2}x-2se{c}^{2}xtanx}{4}$。
步骤 5:计算极限值
将$x=0$代入步骤4中的极限表达式,得到$\frac{1}{4}$。
由于当$x→0$时,$1-cosx$与$\frac{1}{2}x^{2}$是等价无穷小,$sin^{4}x$与$x^{4}$是等价无穷小,因此可以将原极限中的$1-cosx$替换为$\frac{1}{2}x^{2}$,$sin^{4}x$替换为$x^{4}$。
步骤 2:简化极限表达式
将步骤1中的等价无穷小替换代入原极限表达式,得到$\underset{lim}{x→0}$$\frac{\frac{1}{2}x^{2}[x-ln(1+tanx)]}{x^{4}}$,进一步简化为$\underset{lim}{x→0}$$\frac{x-ln(1+tanx)}{2x^{2}}$。
步骤 3:洛必达法则
由于$\underset{lim}{x→0}$$\frac{x-ln(1+tanx)}{2x^{2}}$是$\frac{0}{0}$型不定式,可以使用洛必达法则,即对分子和分母分别求导,得到$\underset{lim}{x→0}$$\frac{1-\frac{se{c}^{2}x}{1+tanx}}{4x}$。
步骤 4:再次使用洛必达法则
由于$\underset{lim}{x→0}$$\frac{1-\frac{se{c}^{2}x}{1+tanx}}{4x}$仍然是$\frac{0}{0}$型不定式,再次使用洛必达法则,对分子和分母分别求导,得到$\underset{lim}{x→0}$$\frac{se{c}^{2}x-2se{c}^{2}xtanx}{4}$。
步骤 5:计算极限值
将$x=0$代入步骤4中的极限表达式,得到$\frac{1}{4}$。