题目
(10) lim _(xarrow 0)dfrac (tan x-sin x)((sqrt [3]{1+{x)^2}-1)(sqrt (1+sin x)-1)}

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是利用等价无穷小替换或泰勒展开处理复杂分式极限的能力。
解题核心思路:
- 分子部分:将$\tan x - \sin x$展开为$x^3$的高阶无穷小;
- 分母部分:分别对两个因子$\sqrt[3]{1+x^2}-1$和$\sqrt{1+\sin x}-1$进行泰勒展开或等价无穷小替换,化简后得到$x^3$的高阶无穷小;
- 整体化简:将分子与分母的主部相除,得到极限值。
破题关键点:
- 识别分子和分母的主部,即最高阶的无穷小项;
- 灵活应用等价无穷小替换,如$\tan x \sim x + \frac{x^3}{3}$,$\sin x \sim x - \frac{x^3}{6}$,$\sqrt[3]{1+x^2} -1 \sim \frac{x^2}{3}$,$\sqrt{1+\sin x} -1 \sim \frac{\sin x}{2} \sim \frac{x}{2}$。
分子部分:
$\begin{aligned}\tan x - \sin x &= \left(x + \frac{x^3}{3}\right) - \left(x - \frac{x^3}{6}\right) + o(x^3) \\&= \frac{x^3}{3} + \frac{x^3}{6} + o(x^3) \\&= \frac{x^3}{2} + o(x^3).\end{aligned}$
分母部分:
-
第一个因子:
$\sqrt[3]{1+x^2} -1 = \left(1 + \frac{x^2}{3} - \frac{x^4}{9} + \cdots\right) -1 \sim \frac{x^2}{3}.$ -
第二个因子:
$\sqrt{1+\sin x} -1 \sim \frac{\sin x}{2} \sim \frac{x}{2}.$
分母整体:
$\left(\frac{x^2}{3}\right) \cdot \left(\frac{x}{2}\right) = \frac{x^3}{6}.$
极限计算:
$\lim_{x \to 0} \frac{\frac{x^3}{2}}{\frac{x^3}{6}} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{1}{6}} = 3.$