题目
设f`(x)连续, (0)=0, '(0)=2, 极限 lim _(xarrow 0)dfrac ({int )_(0)^xln cos (x-t)dt}(sqrt {1+{f)^2(x)}-1} 为()

题目解答
答案

解析
本题考查洛必达法则在0/0型未定式中的应用,以及积分上限函数的求导。解题的关键在于:
- 变量替换简化积分表达式;
- 泰勒展开近似处理分子和分母;
- 洛必达法则的正确应用。
步骤1:变量替换简化积分
令 $u = x - t$,则积分 $\int_{0}^{x} \ln \cos(x-t) \, dt$ 变为 $\int_{0}^{x} \ln \cos u \, du$。
步骤2:应用洛必达法则
原极限为 $\frac{\int_{0}^{x} \ln \cos u \, du}{\sqrt{1+f^2(x)} -1}$,当 $x \to 0$ 时,分子和分母均趋近于0,属于 $0/0$ 型未定式。对分子和分母分别求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dx} \int_{0}^{x} \ln \cos u \, du = \ln \cos x$;
- 分母导数:$\frac{d}{dx} \left( \sqrt{1+f^2(x)} -1 \right) = \frac{f(x)f'(x)}{\sqrt{1+f^2(x)}}$。
步骤3:泰勒展开近似
- 分子:$\ln \cos x \approx -\frac{x^2}{2}$;
- 分母:$f(x) \approx 2x$(由 $f(0)=0$ 和 $f'(0)=2$),故分母导数 $\approx \frac{2x \cdot 2}{1} = 4x$。
步骤4:计算极限
代入近似式得:
$\lim_{x \to 0} \frac{-\frac{x^2}{2}}{4x} = \lim_{x \to 0} \frac{-x}{8} = 0.$