题目
lim _(xarrow infty )xsin dfrac (2x)({x)^2+1}=________.
________.
题目解答
答案
当时,
,
当时,
,所以当
时,
.
因此,
故本题答案为.
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及无穷小量与无穷大量乘积的处理方法,以及等价无穷小替换的应用。
解题核心思路:
当$x \rightarrow \infty$时,$\dfrac{2x}{x^2+1}$趋近于$0$,此时$\sin\theta \approx \theta$(等价无穷小替换)。将原式转化为$x \cdot \dfrac{2x}{x^2+1}$后,进一步化简即可求得极限。
破题关键点:
- 识别无穷小量:$\dfrac{2x}{x^2+1}$当$x \rightarrow \infty$时趋近于$0$。
- 应用等价无穷小:$\sin\theta \sim \theta$(当$\theta \rightarrow 0$时)。
- 化简分式:将$x \cdot \dfrac{2x}{x^2+1}$转化为$\dfrac{2x^2}{x^2+1}$,通过分子分母最高次项系数比值求极限。
步骤1:分析$\dfrac{2x}{x^2+1}$的极限
当$x \rightarrow \infty$时,分母$x^2+1 \sim x^2$,因此:
$\dfrac{2x}{x^2+1} \sim \dfrac{2x}{x^2} = \dfrac{2}{x} \rightarrow 0.$
步骤2:应用等价无穷小替换
当$\theta \rightarrow 0$时,$\sin\theta \sim \theta$,因此:
$\sin\left(\dfrac{2x}{x^2+1}\right) \sim \dfrac{2x}{x^2+1}.$
步骤3:代入原式并化简
原式可近似为:
$x \cdot \dfrac{2x}{x^2+1} = \dfrac{2x^2}{x^2+1}.$
步骤4:求分式极限
分子分母同除以$x^2$:
$\dfrac{2x^2}{x^2+1} = \dfrac{2}{1 + \dfrac{1}{x^2}} \rightarrow \dfrac{2}{1 + 0} = 2.$