lim _(xarrow 1)(1-x)tan dfrac (pi x)(2)-|||-__.
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题目解答
答案
利用洛必达法则,对于极限

故答案为:
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是处理$0 \cdot \infty$型不定式的能力,需要灵活运用洛必达法则或变量替换的方法。
解题核心思路:
当$x \to 1$时,$(1-x) \to 0$,而$\tan \frac{\pi x}{2} \to \tan \frac{\pi}{2} \to +\infty$,因此原式为$0 \cdot \infty$型不定式。需将其转化为$\frac{0}{0}$型或$\frac{\infty}{\infty}$型,再应用洛必达法则,或通过变量替换简化表达式。
破题关键点:
- 变形为分式形式:将原式写成$\frac{(1-x)}{\cot \frac{\pi x}{2}}$,转化为$\frac{0}{0}$型。
- 正确求导:对分子和分母分别求导,注意$\cot \theta$的导数为$-\csc^2 \theta$。
- 简化极限表达式:利用$\csc \frac{\pi}{2} = 1$直接代入计算最终结果。
步骤1:变形为分式形式
原式可改写为:
$\lim_{x \to 1} \frac{1-x}{\cot \frac{\pi x}{2}}.$
当$x \to 1$时,分子$1-x \to 0$,分母$\cot \frac{\pi x}{2} = \frac{\cos \frac{\pi x}{2}}{\sin \frac{\pi x}{2}} \to \frac{0}{1} = 0$,因此为$\frac{0}{0}$型不定式,满足洛必达法则的条件。
步骤2:应用洛必达法则
对分子和分母分别求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dx}(1-x) = -1$
- 分母导数:$\frac{d}{dx} \left( \cot \frac{\pi x}{2} \right) = -\csc^2 \frac{\pi x}{2} \cdot \frac{\pi}{2}$
代入洛必达法则:
$\lim_{x \to 1} \frac{-1}{ -\frac{\pi}{2} \csc^2 \frac{\pi x}{2}} = \lim_{x \to 1} \frac{2}{\pi \csc^2 \frac{\pi x}{2}}.$
步骤3:简化表达式
$\csc \theta = \frac{1}{\sin \theta}$,因此$\csc^2 \frac{\pi x}{2} = \frac{1}{\sin^2 \frac{\pi x}{2}}$。当$x \to 1$时,$\sin \frac{\pi x}{2} \to \sin \frac{\pi}{2} = 1$,故:
$\lim_{x \to 1} \frac{2}{\pi \cdot \frac{1}{\sin^2 \frac{\pi x}{2}}} = \frac{2}{\pi} \cdot \lim_{x \to 1} \sin^2 \frac{\pi x}{2} = \frac{2}{\pi} \cdot 1^2 = \frac{2}{\pi}.$