5、单选极限lim_(xto+infty)sin([x]pi+(pi)/(x))=().(2.5分)A. πB. 0C. 不存在D. 1
A. π
B. 0
C. 不存在
D. 1
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及取整函数与三角函数的复合函数极限。关键在于理解取整函数$[x]$的性质,以及利用三角函数的恒等变形和极限性质进行化简。
解题核心思路:
- 拆分角度:将$\sin([x]\pi + \frac{\pi}{x})$拆分为$\sin([x]\pi)\cos(\frac{\pi}{x}) + \cos([x]\pi)\sin(\frac{\pi}{x})$。
- 分析各部分极限:
- $\sin([x]\pi)$因$[x]$为整数,结果恒为$0$。
- $\cos([x]\pi)$为$(-1)^{[x]}$,但乘以$\sin(\frac{\pi}{x})$后整体趋近于$0$。
- 综合结论:利用夹逼定理判断极限存在且为$0$。
步骤1:拆分三角函数
利用正弦加法公式:
$\sin(a + b) = \sin a \cos b + \cos a \sin b$
将原式展开:
$\sin([x]\pi + \frac{\pi}{x}) = \sin([x]\pi)\cos\left(\frac{\pi}{x}\right) + \cos([x]\pi)\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$
步骤2:分析第一项
当$x \to +\infty$时,$[x]$为整数,故$\sin([x]\pi) = 0$,因此:
$\sin([x]\pi)\cos\left(\frac{\pi}{x}\right) = 0 \cdot \cos\left(\frac{\pi}{x}\right) = 0$
步骤3:分析第二项
$\cos([x]\pi) = (-1)^{[x]}$,而$\sin\left(\frac{\pi}{x}\right) \approx \frac{\pi}{x}$(当$x$很大时)。因此:
$\cos([x]\pi)\sin\left(\frac{\pi}{x}\right) = (-1)^{[x]} \cdot \frac{\pi}{x} + o\left(\frac{1}{x}\right)$
无论$(-1)^{[x]}$如何震荡,其绝对值不超过$\frac{\pi}{x}$,而$\frac{\pi}{x} \to 0$,故第二项极限为$0$。
步骤4:综合结果
两部分相加:
$\lim_{x \to +\infty} \sin([x]\pi + \frac{\pi}{x}) = 0 + 0 = 0$