题目
[单选题]当x→0时,x-tanx与xk是同阶无穷小,则k=( ).A. 1B. 2C. 3D. 4
[单选题]当x→0时,x-tanx与xk是同阶无穷小,则k=( ).
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
题目解答
答案
C. 3
解析
考查要点:本题主要考查无穷小量阶的比较,需要利用泰勒展开或等价无穷小替换,确定$x - \tan x$在$x \to 0$时的主部,进而与$x^k$比较阶数。
解题核心思路:
- 展开$\tan x$的泰勒多项式,找到$x - \tan x$的主部;
- 比较主部与$x^k$的阶数,确定$k$的值。
破题关键点:
- $\tan x$在$x=0$处的泰勒展开式为$\tan x = x + \frac{x^3}{3} + o(x^3)$;
- 通过展开式可得$x - \tan x$的主部为$-\frac{x^3}{3}$,因此当$k=3$时,两者同阶。
步骤1:展开$\tan x$的泰勒多项式
当$x \to 0$时,$\tan x$的泰勒展开式为:
$\tan x = x + \frac{x^3}{3} + o(x^3)$
步骤2:计算$x - \tan x$的主部
将展开式代入$x - \tan x$:
$x - \tan x = x - \left( x + \frac{x^3}{3} + o(x^3) \right) = -\frac{x^3}{3} + o(x^3)$
因此,$x - \tan x$的主部为$-\frac{x^3}{3}$,即其阶数为$x^3$。
步骤3:比较阶数
若$x - \tan x$与$x^k$同阶,则需满足:
$\lim_{x \to 0} \frac{x - \tan x}{x^k} = C \quad (C \neq 0)$
代入主部得:
$\lim_{x \to 0} \frac{-\frac{x^3}{3}}{x^k} = \lim_{x \to 0} -\frac{1}{3} x^{3 - k}$
当且仅当$3 - k = 0$(即$k=3$)时,极限值为$-\frac{1}{3}$(非零常数),故$k=3$。