题目
lim _(xarrow 0)((cos x))^dfrac (1{ln (1+{x)^2)}}.
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题目解答
答案
原式


解析
考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是处理形如$1^\infty$型不定式极限的技巧。需要掌握泰勒展开、等价无穷小替换以及自然对数转换等核心方法。
解题思路:
- 识别极限类型:当$x \to 0$时,$\cos x \to 1$,$\ln(1+x^2) \to 0$,因此原式属于$1^\infty$型不定式极限。
- 对数转换:将原式转化为指数函数形式,利用$\lim_{x \to 0} a(x)^{b(x)} = e^{\lim_{x \to 0} b(x) \cdot \ln a(x)}$。
- 泰勒展开:对$\cos x$和$\ln(1+x^2)$进行泰勒展开,简化表达式。
- 计算极限:通过等价无穷小替换或直接展开计算最终结果。
步骤1:对数转换
设原式为$L = \lim_{x \to 0} (\cos x)^{\ln(1+x^2)}$,取自然对数得:
$\ln L = \lim_{x \to 0} \ln(\cos x) \cdot \ln(1+x^2).$
步骤2:泰勒展开
- $\cos x$的泰勒展开:$\cos x = 1 - \frac{x^2}{2} + o(x^2)$,因此$\ln(\cos x) \approx \ln\left(1 - \frac{x^2}{2}\right) \approx -\frac{x^2}{2}$。
- $\ln(1+x^2)$的泰勒展开:$\ln(1+x^2) \approx x^2 - \frac{x^4}{2} + o(x^4) \approx x^2$。
步骤3:代入展开式
将展开式代入$\ln L$:
$\ln L = \lim_{x \to 0} \left(-\frac{x^2}{2}\right) \cdot x^2 = \lim_{x \to 0} \left(-\frac{x^4}{2}\right) = 0.$
步骤4:求原式极限
由$\ln L = 0$得:
$L = e^0 = 1.$