题目
15.(本题满分7分)求极限 lim _(xarrow 0)(dfrac (1)({x)^2}-dfrac (1)(xsin x))

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及分式相减的化简、泰勒展开或洛必达法则的应用。
解题核心思路:
- 通分合并:将两个分式相减转化为单一分式,简化表达式。
- 分子展开:利用泰勒展开或等价无穷小替换,将分子中的$\sin x - x$展开到足够高阶,找到主导项。
- 化简求极限:结合分母的展开式,约去高阶无穷小,最终得到极限值。
破题关键点:
- 通分后的分子$\sin x - x$需展开到$x^3$项,才能与分母$x^3$同阶,保证极限存在。
- 泰勒展开或洛必达法则是解决这类“0/0”型不定式的关键工具。
步骤1:通分合并分式
原式为:
$\lim_{x \to 0} \left( \frac{1}{x^2} - \frac{1}{x \sin x} \right)$
通分后得:
$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x - x}{x^2 \sin x}$
步骤2:泰勒展开分子$\sin x$
将$\sin x$展开到$x^3$项:
$\sin x = x - \frac{x^3}{6} + o(x^3)$
代入分子$\sin x - x$:
$\sin x - x = -\frac{x^3}{6} + o(x^3)$
步骤3:化简分母
分母$x^2 \sin x$展开为:
$x^2 \sin x = x^2 \left( x - \frac{x^3}{6} + o(x^3) \right) = x^3 - \frac{x^5}{6} + o(x^5) \approx x^3$
步骤4:代入并求极限
将分子和分母代入原式:
$\lim_{x \to 0} \frac{-\frac{x^3}{6} + o(x^3)}{x^3} = \lim_{x \to 0} \left( -\frac{1}{6} + o(1) \right) = -\frac{1}{6}$