题目
例1.27 已知极限lim_(xto0)(tan2x+xf(x))/(sin x^3)=0,则lim_(xto0)(2+f(x))/(x^2)=(). (A.)(13)/(9) (B.)4 (C.)(10)/(3) (D.)-(8)/(3)
例1.27 已知极限$\lim_{x\to0}\frac{\tan2x+xf(x)}{\sin x^{3}}=0$,则$\lim_{x\to0}\frac{2+f(x)}{x^{2}}=().$ (
A.)$\frac{13}{9}$ (
B.)4 (
C.)$\frac{10}{3}$ (
D.)$-\frac{8}{3}$
A.)$\frac{13}{9}$ (
B.)4 (
C.)$\frac{10}{3}$ (
D.)$-\frac{8}{3}$
题目解答
答案
已知极限 $\lim_{x \to 0} \frac{\tan 2x + x f(x)}{\sin x^3} = 0$,利用泰勒展开近似:
\[
\tan 2x \approx 2x + \frac{8x^3}{3}, \quad \sin x^3 \approx x^3
\]
代入得:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{2x + \frac{8x^3}{3} + x f(x)}{x^3} = 0
\]
提取 $x$ 并消去:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{2 + \frac{8x^2}{3} + f(x)}{x^2} = 0
\]
忽略高阶无穷小:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{2 + f(x)}{x^2} + \frac{8}{3} = 0
\]
解得:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{2 + f(x)}{x^2} = -\frac{8}{3}
\]
答案:$\boxed{D}$
解析
考查要点:本题主要考查利用泰勒展开处理极限问题,以及通过已知极限条件确定函数表达式中的未知项,进而求解另一极限的能力。
解题核心思路:
- 泰勒展开:将分子中的$\tan2x$和分母中的$\sin x^3$展开到足够阶数,简化原极限表达式。
- 分析分子阶数:根据原极限结果为$0$,确定分子必须比分母更高阶,从而推导出$f(x)$的展开式。
- 代入目标极限:利用$f(x)$的展开式,直接计算所求极限。
破题关键点:
- 分子必须比分母更高阶:原极限为$0$,说明分子中低阶项的系数必须为$0$,从而确定$f(x)$的展开系数。
- 忽略高阶无穷小:在计算目标极限时,只需保留与结果相关的主部项。
已知条件:
$\lim_{x \to 0} \frac{\tan 2x + x f(x)}{\sin x^3} = 0$
步骤1:泰勒展开近似
- $\tan 2x$展开到$x^3$项:
$\tan 2x = 2x + \frac{(2x)^3}{3} + o(x^3) = 2x + \frac{8x^3}{3} + o(x^3)$ - $\sin x^3$展开到$x^3$项:
$\sin x^3 = x^3 + o(x^3)$
步骤2:代入原极限表达式
将展开式代入原式:
$\lim_{x \to 0} \frac{2x + \frac{8x^3}{3} + x f(x)}{x^3} = 0$
步骤3:提取$x$并化简
分子提取$x$:
$\lim_{x \to 0} \frac{x \left( 2 + \frac{8x^2}{3} + f(x) \right)}{x^3} = \lim_{x \to 0} \frac{2 + \frac{8x^2}{3} + f(x)}{x^2} = 0$
步骤4:分析分子阶数
由于极限为$0$,分子$2 + \frac{8x^2}{3} + f(x)$必须比$x^2$更高阶,即:
$2 + f(x) = -\frac{8x^2}{3} + o(x^2)$
步骤5:代入目标极限
所求极限为:
$\lim_{x \to 0} \frac{2 + f(x)}{x^2} = \lim_{x \to 0} \frac{-\frac{8x^2}{3} + o(x^2)}{x^2} = -\frac{8}{3}$