题目
【例32】lim_(xtoinfty)(3x^2+5)/(5x+3)sin(2)/(x)=____.
【例32】$\lim_{x\to\infty}\frac{3x^{2}+5}{5x+3}\sin\frac{2}{x}=$____.
题目解答
答案
令 $y = \frac{1}{x}$,则当 $x \to \infty$ 时,$y \to 0$。原式变为
$\lim_{y \to 0} \frac{3\left(\frac{1}{y}\right)^2 + 5}{5\left(\frac{1}{y}\right) + 3} \sin(2y) = \lim_{y \to 0} \frac{3 + 5y^2}{y(5 + 3y)} \sin(2y).$
利用 $\sin(2y) \sim 2y$(当 $y \to 0$ 时),得
$\lim_{y \to 0} \frac{(3 + 5y^2) \cdot 2y}{y(5 + 3y)} = \lim_{y \to 0} \frac{2(3 + 5y^2)}{5 + 3y} = \frac{6}{5}.$
答案: $\boxed{\frac{6}{5}}$
解析
本题考查函数极限的计算,解题思路是通过变量代换将原式转化为关于新变量的极限,再利用等价无穷小替换简化计算。
- 变量代换:
令$y = \frac{1}{x}$,当$x \to \infty$时,$y \to 0$。
将$x=\frac{1}{y}$代入原式$\lim_{x\to\infty}\frac{3x^{2}+5}{5x+3}\sin\frac{2}{x}$,可得:
$\lim_{y \to 0} \frac{3(\frac{1}{y})^{2} + 5}{5(\frac{1}{y}) + 3} \sin(2y)$
对分子分母进行化简,分子$3(\frac{1}{y})^{2} + 5=\frac{3}{y^{2}} + 5=\frac{3 + 5y^{2}}{y^{2}}$,分母$5(\frac{1}{y}) + 3=\frac{5}{y} + 3=\frac{5 + 3y}{y}$,则原式变为$\lim_{y \to 0} \frac{\frac{3 + 5y^{2}}{y^{2}}}{\frac{5 + 3y}{y}} \sin(2y)=\lim_{y \to 0} \frac{3 + 5y^{2}}{y(5 + 3y)} \sin(2y)$。 - 等价无穷小替换:
当$y \to 0$时,$\sin(2y) \sim 2y$(等价无穷小的定义:在某一过程中,$\alpha(y)$和$\beta(y)$都是无穷小量,且$\lim_{y \to 0}\frac{\alpha(y)}{\beta(y)} = 1$,则称$\alpha(y)$和$\beta(y)$是等价无穷小,记为$\alpha(y) \sim \beta(y)$)。
将$\sin(2y)$替换为$2y$,则$\lim_{y \to 0} \frac{3 + 5y^{2}}{y(5 + 3y)} \sin(2y)=\lim_{y \to 0} \frac{(3 + 5y^{2}) \cdot 2y}{y(5 + 3y)}$。 - 化简并计算极限:
约去分子分母中的$y$,得到$\lim_{y \to 0} \frac{2(3 + 5y^{2})}{5 + 3y}$。
将$y = 0$代入$\frac{2(3 + 5y^{2})}{5 + 3y}$,可得$\frac{2\times(3 + 5\times0^{2})}{5 + 3\times0}=\frac{2\times3}{5}=\frac{6}{5}$。