题目
求极限lim _(xarrow 0)((dfrac {arcsin x)(x))}^dfrac (1{{x)^2}}=_____。
求极限
=_____。
题目解答
答案
解:



由于
的泰勒展开为
,因此取前两项来代替
原式

(等价无穷小
)
。
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及指数函数与无穷小量的处理,需要综合运用泰勒展开和等价无穷小替换等方法。
解题核心思路:
- 指数化处理:将原式转化为自然对数形式,利用$\lim_{x \to 0} a(x)^{b(x)} = e^{\lim_{x \to 0} b(x) \cdot \ln a(x)}$简化计算。
- 泰勒展开:展开$\arcsin x$的泰勒级数,近似表达式$\frac{\arcsin x}{x}$。
- 等价无穷小替换:对$\ln(1 + t)$进行展开,忽略高阶无穷小,最终求出极限值。
破题关键点:
- 正确展开$\arcsin x$的泰勒级数,保留到$x^3$项。
- 将$\frac{\arcsin x}{x}$化简为$1 + \frac{x^2}{6} + o(x^2)$,并利用$\ln(1 + t) \approx t$进行近似。
- 结合指数函数的连续性,将极限结果代入$e$的指数中。
步骤1:指数化处理
原式可变形为:
$\lim_{x \to 0} \left( \frac{\arcsin x}{x} \right)^{\frac{1}{x^2}} = \exp\left( \lim_{x \to 0} \frac{1}{x^2} \cdot \ln \left( \frac{\arcsin x}{x} \right) \right)$
步骤2:泰勒展开$\arcsin x$
$\arcsin x$在$x=0$处的泰勒展开为:
$\arcsin x = x + \frac{1}{6}x^3 + o(x^3)$
因此:
$\frac{\arcsin x}{x} = 1 + \frac{1}{6}x^2 + o(x^2)$
步骤3:展开对数部分
对$\ln\left(1 + \frac{1}{6}x^2\right)$进行泰勒展开(保留主部):
$\ln\left(1 + \frac{1}{6}x^2\right) \approx \frac{1}{6}x^2$
步骤4:计算极限
将上述结果代入原式:
$\lim_{x \to 0} \frac{1}{x^2} \cdot \frac{1}{6}x^2 = \frac{1}{6}$
因此,原极限为:
$\exp\left( \frac{1}{6} \right) = e^{\frac{1}{6}}$