6 设xi为函数f(x)=arcsin x在区间[0,b]上使用拉格朗日中值定理中的“中值”,则极限lim_(bto0)(xi)/(b)=A. (1)/(sqrt(6)).B. (1)/(2).C. (1)/(sqrt(3)).D. (1)/(sqrt(2)).
A. $\frac{1}{\sqrt{6}}.$
B. $\frac{1}{2}.$
C. $\frac{1}{\sqrt{3}}.$
D. $\frac{1}{\sqrt{2}}.$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查拉格朗日中值定理的应用及极限的计算,涉及反三角函数的导数、泰勒展开的运用。
解题核心思路:
- 应用拉格朗日中值定理,建立关于$\xi$的方程;
- 泰勒展开近似处理$\arcsin b$,得到更高精度的表达式;
- 代数变形求解$\xi$与$b$的关系,最终计算极限。
破题关键点:
- 导数计算:明确$f'(x) = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$;
- 泰勒展开:将$\arcsin b$展开到$b^3$项,精确表达$\frac{\arcsin b}{b}$;
- 近似处理:通过方程变形,将$\xi$表示为$b$的函数,提取主部求极限。
根据拉格朗日中值定理,存在$\xi \in (0, b)$,使得:
$f'(\xi) = \frac{f(b) - f(0)}{b - 0} = \frac{\arcsin b}{b}.$
由于$f(x) = \arcsin x$,其导数为:
$f'(x) = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}.$
代入得方程:
$\frac{1}{\sqrt{1 - \xi^2}} = \frac{\arcsin b}{b}.$
泰勒展开:当$b \to 0$时,$\arcsin b$展开为:
$\arcsin b = b + \frac{b^3}{6} + O(b^5).$
因此:
$\frac{\arcsin b}{b} = 1 + \frac{b^2}{6} + O(b^4).$
代入方程:
$\frac{1}{\sqrt{1 - \xi^2}} = 1 + \frac{b^2}{6} + O(b^4).$
近似处理:对左边展开并保留主部:
$\frac{1}{\sqrt{1 - \xi^2}} \approx 1 + \frac{\xi^2}{2}.$
等式两边比较得:
$1 + \frac{\xi^2}{2} = 1 + \frac{b^2}{6} \implies \xi^2 \approx \frac{b^2}{3}.$
因此:
$\xi \approx \frac{b}{\sqrt{3}}.$
求极限:
$\lim_{b \to 0} \frac{\xi}{b} = \frac{1}{\sqrt{3}}.$