设 lim _(xarrow 0)dfrac (ln (1+x)-(ax+b{x)^2)}({x)^2}=2, 则设 lim _(xarrow 0)dfrac (ln (1+x)-(ax+b{x)^2)}({x)^2}=2, 则


题目解答
答案
解析:

解析
本题考查极限的计算,核心思路是利用泰勒展开或洛必达法则展开分子,通过比较系数确定参数$a$和$b$的值。关键在于理解当分母为$x^2$时,分子必须展开到足够高阶,使得极限存在且等于给定值。
方法一:泰勒展开法
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展开$\ln(1+x)$
$\ln(1+x)$的泰勒展开式为:
$\ln(1+x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} + o(x^3)$ -
构造分子表达式
原式分子为$\ln(1+x) - (ax + bx^2)$,代入展开式:
$\begin{aligned} \ln(1+x) - ax - bx^2 &= \left(x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} + o(x^3)\right) - ax - bx^2 \\ &= (1 - a)x + \left(-\frac{1}{2} - b\right)x^2 + \frac{x^3}{3} + o(x^3) \end{aligned}$ -
分析极限条件
分子除以$x^2$后为:
$\frac{(1 - a)x + \left(-\frac{1}{2} - b\right)x^2 + \frac{x^3}{3} + o(x^3)}{x^2} = \frac{1 - a}{x} + \left(-\frac{1}{2} - b\right) + \frac{x}{3} + o(x)$
当$x \to 0$时,$\frac{1 - a}{x}$项必须消失,即$1 - a = 0 \implies a = 1$。此时剩余部分为:
$\left(-\frac{1}{2} - b\right) + o(1)$
根据题意,极限值为$2$,故:
$-\frac{1}{2} - b = 2 \implies b = -\frac{5}{2}$
方法二:洛必达法则
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第一次求导
原式为$\frac{\ln(1+x) - ax - bx^2}{x^2}$,分子分母同时求导:
$\frac{\frac{1}{1+x} - a - 2bx}{2x}$
令$x \to 0$时分子为$0$,得$1 - a = 0 \implies a = 1$。 -
第二次求导
代入$a = 1$后,分子为$\frac{1}{1+x} - 1 - 2bx$,再次求导:
$\frac{-\frac{1}{(1+x)^2} - 2b}{2}$
令$x = 0$,得:
$\frac{-1 - 2b}{2} = 2 \implies b = -\frac{5}{2}$