(9) lim _(xarrow 0)(dfrac (sin x)(x))

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是处理形如$1^\infty$型不定式极限的常用技巧,以及泰勒展开或等价无穷小替换的应用。
解题核心思路:
- 指数化处理:将原式转化为以$e$为底的指数形式,利用$\lim_{x \to 0} a^{f(x)} = e^{\lim_{x \to 0} f(x) \ln a}$的性质。
- 对数化简:通过取自然对数,将乘积或幂次转化为加减运算,简化极限计算。
- 泰勒展开或等价无穷小替换:对$\sin x$展开或利用$\sin x \sim x - \frac{x^3}{6}$,进一步化简表达式,求出极限值。
破题关键点:
- 识别极限类型:原式为$1^\infty$型不定式,需通过指数化处理转化为标准形式。
- 正确展开$\sin x$:利用泰勒展开或等价无穷小,将$\frac{\sin x}{x}$展开到足够高阶,确保计算精度。
原式:
$\lim _{x\rightarrow 0}\left(\dfrac {\sin x}{x}\right)^{\dfrac {1}{{x}^{2}}}$
步骤1:指数化处理
将原式写成以$e$为底的形式:
$\left(\dfrac {\sin x}{x}\right)^{\dfrac {1}{{x}^{2}}} = e^{\dfrac{1}{x^2} \ln \left( \dfrac{\sin x}{x} \right)}$
步骤2:计算指数部分的极限
令$L = \lim_{x \to 0} \dfrac{1}{x^2} \ln \left( \dfrac{\sin x}{x} \right)$,则原式极限为$e^L$。
展开$\sin x$的泰勒多项式:
$\sin x = x - \dfrac{x^3}{6} + o(x^3)$
因此:
$\dfrac{\sin x}{x} = 1 - \dfrac{x^2}{6} + o(x^2)$
取自然对数:
$\ln \left(1 - \dfrac{x^2}{6} + o(x^2)\right) \approx -\dfrac{x^2}{6} - \dfrac{1}{2} \left( \dfrac{x^2}{6} \right)^2 + o(x^2)$
忽略高阶无穷小后,主要项为:
$\ln \left( \dfrac{\sin x}{x} \right) \approx -\dfrac{x^2}{6}$
代入$L$的表达式:
$L = \lim_{x \to 0} \dfrac{1}{x^2} \left( -\dfrac{x^2}{6} \right) = -\dfrac{1}{6}$
步骤3:求最终结果
原式极限为:
$e^L = e^{-\dfrac{1}{6}}$