8 设a(x)=(1-x)/(1+x),beta(x)=3-3sqrt[3](x),则当x→1时,有()A. α(x)与β(x)是同阶但非等价无穷小B. α(x)与β(x)是等价无穷小C. α(x)是比β(x)高阶的无穷小D. β(x)是比α(x)高阶的无穷小
A. α(x)与β(x)是同阶但非等价无穷小
B. α(x)与β(x)是等价无穷小
C. α(x)是比β(x)高阶的无穷小
D. β(x)是比α(x)高阶的无穷小
题目解答
答案
解析
本题考查无穷小阶的比较,解题思路是先分别求出$\alpha(x)$与$\beta(x)$在$x\to1$时的极限,判断它们是否为无穷小,再求$\lim\limits_{x\to1}\frac{\alpha(x)}{\beta(x)}$的值,根据该极限值判断$\alpha(x)$与$\beta(x)$的阶的关系。
步骤一:判断$\alpha(x)$与$\beta(x)$是否为无穷小
- 计算$\lim\limits_{x\to1}\alpha(x)$:
将$\alpha(x)=\frac{1 - x}{1 + x}$代入极限$\lim\limits_{x\to1}\alpha(x)$,可得$\lim\limits_{x\to1}\frac{1 - x}{1 + x}=\frac{1 - 1}{1 + 1}=0$,所以当$x\to1$时,$\alpha(x)$是无穷小。 - 计算$\lim\limits_{x\to1}\beta(x)$:
将$\beta(x)=3 - 3\sqrt[3]{x}$代入极限$\lim\limits_{x\to1}\beta(x)$,可得$\lim\limits_{x\to1}(3 - 3\sqrt[3]{x})=3 - 3\sqrt[3]{1}=3 - 3 = 0$,所以当$x\to1$时,$\beta(x)$是无穷小。
步骤二:求$\lim\limits_{x\to1}\frac{\alpha(x)}{\beta(x)}$的值
将$\alpha(x)=\frac{1 - x}{1 + x}$,$\beta(x)=3 - 3\sqrt[3]{x}$代入$\lim\limits_{x\to1}\frac{\alpha(x)}{\beta(x)}$,可得:
$\lim\limits_{x\to1}\frac{\frac{1 - x}{1 + x}}{3 - 3\sqrt[3]{x}}=\lim\limits_{x\to1}\frac{1 - x}{(1 + x)(3 - 3\sqrt[3]{x})}$
令$t = \sqrt[3]{x}$,则$x = t^3$,当$x\to1$时,$t\to1$,上式可化为:
$\lim\limits_{t\to1}\frac{1 - t^3}{(1 + t^3)(3 - 3t)}$
根据立方差公式$a^3 - b^3 = (a - b)(a^2 + ab + b^2)$,对$1 - t^3$进行因式分解,可得$1 - t^3 = (1 - t)(1 + t + t^2)$,则上式可进一步化为:
$\lim\limits_{t\to1}\frac{(1 - t)(1 + t + t^2)}{(1 + t^3)(3 - 3t)}=\lim\limits_{t\to1}\frac{(1 - t)(1 + t + t^2)}{(1 + t^3)\times3\times(1 - t)}$
约去$(1 - t)$,可得:
$\lim\limits_{t\to1}\frac{1 + t + t^2}{3(1 + t^3)}=\frac{1 + 1 + 1^2}{3\times(1 + 1^3)}=\frac{3}{3\times2}=\frac{1}{2}$
步骤三:根据极限值判断$\alpha(x)$与$\beta(x)$的阶的关系
因为$\lim\limits_{x\to1}\frac{\alpha(x)}{\beta(x)}=\frac{1}{2}\neq1$且$\lim\limits_{x\to1}\frac{\alpha(x)}{\beta(x)}=\frac{1}{2}\neq0$,所以当$x\to1$时,$\alpha(x)$与$\beta(x)$是同阶但非等价无穷小。