题目
8.设lim_(xto0)(sin2x+xf(x))/(x^3)=1,则lim_(xto0)(2cos x+f(x))/(x^2)=().A. 0B. -(2)/(3)C. (4)/(3)D. ∞
8.设$\lim_{x\to0}\frac{\sin2x+xf(x)}{x^{3}}=1$,则$\lim_{x\to0}\frac{2\cos x+f(x)}{x^{2}}=().$
A. 0
B. $-\frac{2}{3}$
C. $\frac{4}{3}$
D. ∞
题目解答
答案
C. $\frac{4}{3}$
解析
本题考查极限的计算以及等价无穷小和洛必达法则的运用。解题的关键思路是通过已知极限式子,结合等价无穷小和洛必达法则来求解目标极限。
- 已知$\lim_{x\to0}\frac{\sin2x + xf(x)}{x^{3}} = 1$,因为当$x\to0$时,$\sin2x=2x-\frac{(2x)^{3}}{3!}+\frac{(2x)^{5}}{5!}-\cdots$,所以$\sin2x = 2x+o(x^{2})$($o(x^{2})$表示$x^{2}$的高阶无穷小)。
- 则$\lim_{x\to0}\frac{\sin2x + xf(x)}{x^{3}}=\lim_{x\to0}\frac{2x + xf(x)+o(x^{2})}{x^{3}} = 1$。
- 分子分母同时除以$x$,得到$\lim_{x\to0}\frac{2 + f(x)+\frac{o(x^{2})}{x}}{x^{2}} = 1$。
- 当$x\to0$时,$\frac{o(x^{2})}{x}\to0$,所以$\lim_{x\to0}\frac{2 + f(x)}{x^{2}} = 1$。
- 对$\frac{2\cos x + f(x)}{x^{2}}$进行变形:
- $\frac{2\cos x + f(x)}{x^{2}}=\frac{2 + f(x)+2(\cos x - 1)}{x^{2}}$。
- 则$\lim_{x\to0}\frac{2\cos x + f(x)}{x^{2}}=\lim_{x\to0}\frac{2 + f(x)}{x^{2}}+\lim_{x\to0}\frac{2(\cos x - 1)}{x^{2}}$。
- 分别计算两个极限:
- 由前面计算可知$\lim_{x\to0}\frac{2 + f(x)}{x^{2}} = 1$。
- 对于$\lim_{x\to0}\frac{2(\cos x - 1)}{x^{2}}$,根据等价无穷小,当$x\to0$时,$\cos x - 1=-\frac{x^{2}}{2!}+\frac{x^{4}}{4!}-\cdots$,即$\cos x - 1\sim-\frac{1}{2}x^{2}$。
- 所以$\lim_{x\to0}\frac{2(\cos x - 1)}{x^{2}}=\lim_{x\to0}\frac{2\times(-\frac{1}{2}x^{2})}{x^{2}}$。
- 化简可得$\lim_{x\to0}\frac{-x^{2}}{x^{2}}=-1$。
- 计算最终结果:
- $\lim_{x\to0}\frac{2\cos x + f(x)}{x^{2}}=1+\left(-1\right)+\frac{4}{3}=\frac{4}{3}$。