求极限 lim (sin sqrt (x+1)-sin sqrt (x)).

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用三角恒等式(和差化积公式)处理三角函数差的极限,以及结合有界函数与无穷小量乘积的性质求解极限。
解题核心思路:
- 和差化积:将$\sin \sqrt{x+1} - \sin \sqrt{x}$转化为乘积形式,便于分析各部分的极限行为。
- 分析无穷小量:确定其中一个因子是否为无穷小量,并判断另一个因子是否为有界函数。
- 应用极限性质:利用“无穷小量乘以有界函数仍为无穷小量”的结论得出最终结果。
破题关键点:
- 正确应用和差化积公式,将原式变形为两个因子的乘积。
- 准确计算$\sqrt{x+1} - \sqrt{x}$的极限,证明其为无穷小量。
- 判断$\cos$项的有界性,结合乘积形式的极限性质得出结论。
步骤1:应用和差化积公式
根据三角恒等式:
$\sin A - \sin B = 2 \cos \left( \frac{A+B}{2} \right) \sin \left( \frac{A-B}{2} \right)$
令$A = \sqrt{x+1}$,$B = \sqrt{x}$,则原式可变形为:
$\sin \sqrt{x+1} - \sin \sqrt{x} = 2 \cos \left( \frac{\sqrt{x+1} + \sqrt{x}}{2} \right) \sin \left( \frac{\sqrt{x+1} - \sqrt{x}}{2} \right)$
步骤2:分析$\sin$项的极限
计算$\sqrt{x+1} - \sqrt{x}$:
$\sqrt{x+1} - \sqrt{x} = \frac{1}{\sqrt{x+1} + \sqrt{x}} \xrightarrow{x \to +\infty} 0$
因此,当$x \to +\infty$时,
$\sin \left( \frac{\sqrt{x+1} - \sqrt{x}}{2} \right) \approx \frac{\sqrt{x+1} - \sqrt{x}}{2} \xrightarrow{x \to +\infty} 0$
步骤3:分析$\cos$项的有界性
注意到$\cos \left( \frac{\sqrt{x+1} + \sqrt{x}}{2} \right)$的绝对值恒不超过1,即:
$\left| \cos \left( \frac{\sqrt{x+1} + \sqrt{x}}{2} \right) \right| \leq 1$
步骤4:结合乘积形式的极限
原式可表示为:
$2 \cdot \underbrace{\cos \left( \frac{\sqrt{x+1} + \sqrt{x}}{2} \right)}_{\text{有界}} \cdot \underbrace{\sin \left( \frac{\sqrt{x+1} - \sqrt{x}}{2} \right)}_{\to 0}$
根据“无穷小量乘以有界函数仍为无穷小量”的性质,可得:
$\lim_{x \to +\infty} \left( \sin \sqrt{x+1} - \sin \sqrt{x} \right) = 0$