题目
当 x to 0 时,3x^2 与 x 相比是( )A. 等价无穷小B. 高阶无穷小C. 低阶无穷小D. 同阶非等价无穷小
当 $x \to 0$ 时,$3x^2$ 与 $x$ 相比是( )
A. 等价无穷小
B. 高阶无穷小
C. 低阶无穷小
D. 同阶非等价无穷小
题目解答
答案
B. 高阶无穷小
解析
本题考查无穷小的比较这一知识点。解题思路是根据无穷小比较的定义,通过计算两个无穷小量之比的极限来判断它们之间的关系。
设 $\alpha(x)$ 和 $\beta(x)$ 是在同一自变量变化过程中的无穷小,且 $\beta(x) \neq 0$,则有以下几种情况:
- 若 $\lim\limits_{x \to x_0} \frac{\alpha(x)}{\beta(x)} = 1$,则称 $\alpha(x)$ 与 $\beta(x)$ 是等价无穷小,记作 $\alpha(x) \sim \beta(x)$($x \to x_0$);
- 若 $\lim\limits_{x \to x_0} \frac{\alpha(x)}{\beta(x)} = 0$,则称 $\alpha(x)$ 是比 $\beta(x)$ 高阶的无穷小,记作 $\alpha(x) = o(\beta(x))$($x \to x_0$);
- 若 $\lim\limits_{x \to x_0} \frac{\alpha(x)}{\beta(x)} = \infty$,则称 $\alpha(x)$ 是比 $\beta(x)$ 低阶的无穷小;
- 若 $\lim\limits_{x \to x_0} \frac{\alpha(x)}{\beta(x)} = C \neq 0$ 且 $C \neq 1$,则称 $\alpha(x)$ 与 $\beta(x)$ 是同阶非等价无穷小。
在本题中,当 $x \to 0$ 时,$3x^2$ 和 $x$ 都是无穷小量。我们计算 $\lim\limits_{x \to 0} \frac{3x^2}{x}$:
根据极限的运算法则,对 $\frac{3x^2}{x}$ 进行化简,可得 $\frac{3x^2}{x}=3x$。
则 $\lim\limits_{x \to 0} \frac{3x^2}{x}=\lim\limits_{x \to 0} 3x$。
再根据极限的性质,常数与函数乘积的极限等于常数乘以函数的极限,即 $\lim\limits_{x \to 0} 3x = 3\lim\limits_{x \to 0} x$。
因为 $\lim\limits_{x \to 0} x = 0$,所以 $3\lim\limits_{x \to 0} x = 3\times0 = 0$。
由于 $\lim\limits_{x \to 0} \frac{3x^2}{x} = 0$,根据高阶无穷小的定义可知,当 $x \to 0$ 时,$3x^2$ 是比 $x$ 高阶的无穷小。