题目
29.(单选题,2.0分)lim_(xto0)((sin x)/(x))^(6)/(x^(2))=().A. (1)/(e)B. (1)/(2)C. -(1)/(6)D. e
29.(单选题,2.0分)$\lim_{x\to0}(\frac{\sin x}{x})^{\frac{6}{x^{2}}}=().$
A. $\frac{1}{e}$
B. $\frac{1}{2}$
C. $-\frac{1}{6}$
D. e
题目解答
答案
A. $\frac{1}{e}$
解析
本题考查极限的计算,特别是1^∞型不定式的处理方法。解题的核心思路是将原式转化为自然指数形式,利用泰勒展开或等价无穷小替换简化计算。关键在于:
- 识别极限类型:底数$\frac{\sin x}{x} \to 1$,指数$\frac{6}{x^2} \to +\infty$,属于$1^\infty$型;
- 转换为指数形式:利用$a^b = e^{b \ln a}$,将问题转化为求指数部分的极限;
- 泰勒展开近似:对$\sin x$和$\ln(1-\cdot)$进行展开,保留主要项,简化计算。
步骤1:转换为自然指数形式
原式可改写为:
$\lim_{x \to 0} \left( \frac{\sin x}{x} \right)^{\frac{6}{x^2}} = \lim_{x \to 0} e^{\frac{6}{x^2} \ln \left( \frac{\sin x}{x} \right)}.$
步骤2:泰勒展开近似
- 展开$\sin x$:当$x \to 0$时,$\sin x \approx x - \frac{x^3}{6}$,因此:
$\frac{\sin x}{x} \approx 1 - \frac{x^2}{6}.$ - 展开$\ln(1-\cdot)$:对$\ln\left(1 - \frac{x^2}{6}\right)$使用泰勒展开,保留一次项:
$\ln\left(1 - \frac{x^2}{6}\right) \approx -\frac{x^2}{6}.$
步骤3:计算指数部分的极限
将近似结果代入指数部分:
$\frac{6}{x^2} \cdot \left(-\frac{x^2}{6}\right) = -1.$
步骤4:求最终结果
原极限为:
$e^{-1} = \frac{1}{e}.$