题目
求极限 lim _(xarrow 1)(1-(x)^2)tan dfrac (pi )(2)x

题目解答
答案
解析:
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是处理0乘以无穷大未定型的能力,需要灵活运用洛必达法则或变量替换法。
解题核心思路:
将原式转化为分式形式,使其成为0/0型未定式,从而应用洛必达法则。或者通过变量替换,将问题转化为更易处理的泰勒展开形式。
破题关键点:
- 识别未定型:直接代入$x=1$时,分子$1-x^2 \to 0$,而$\tan\left(\frac{\pi}{2}x\right) \to \infty$,属于$0 \cdot \infty$型未定式。
- 转换分式形式:将原式改写为$\frac{1-x^2}{\cot\left(\frac{\pi}{2}x\right)}$,使其成为$0/0$型,便于应用洛必达法则。
- 导数计算:正确求导分子和分母,注意链式法则的应用。
步骤1:转换分式形式
原式可改写为:
$\lim_{x \to 1} \frac{1 - x^2}{\cot\left(\frac{\pi}{2}x\right)}$
此时分子和分母均趋近于$0$,属于$0/0$型未定式。
步骤2:应用洛必达法则
对分子和分母分别求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dx}(1 - x^2) = -2x$
- 分母导数:$\frac{d}{dx}\left[\cot\left(\frac{\pi}{2}x\right)\right] = -\frac{\pi}{2} \csc^2\left(\frac{\pi}{2}x\right)$
代入洛必达法则后,极限变为:
$\lim_{x \to 1} \frac{-2x}{-\frac{\pi}{2} \csc^2\left(\frac{\pi}{2}x\right)} = \lim_{x \to 1} \frac{4x}{\pi \sin^2\left(\frac{\pi}{2}x\right)}$
步骤3:代入极限值
当$x \to 1$时,$\sin\left(\frac{\pi}{2}x\right) \to \sin\left(\frac{\pi}{2}\right) = 1$,因此:
$\lim_{x \to 1} \frac{4x}{\pi \sin^2\left(\frac{\pi}{2}x\right)} = \frac{4 \cdot 1}{\pi \cdot 1^2} = \frac{4}{\pi}$