题目
当|x|较小时,证明下列近似公式:-|||-(1) sin xapprox x :-|||-(2) ^xapprox 1+x ;-|||-(3) sqrt [3](1+x)approx 1+dfrac (x)(n)
题目解答
答案
解析
本题主要考察利用微分近似公式证明常见函数的近似公式,核心思路是利用微分的局部线性近似原理:当$|x|$较小时(即$x$接近$0$),函数$f(x)$在$x_0=0$处可近似表示为$ff(x)\approx f(0)+f'(0)x$,具体步骤如下:
(1)证明$\sin x\approx x$
步骤1:选择函数与点
取$f(x)=\sin x$,$x_0=0$(因$|x|$较小,$x$接近$0$)。
步骤2:计算$f(0)$和$f'(0)$
- $f(0)=\sin 0=0$
- $f'(x)=\cos x$,故$f'(0)=\cos 0=1$
步骤3:应用微分近似公式
$f(x)\approx f(0)+f'(0)x$,代入得$\sin x\approx 0+1\cdot x=x$。
(2)证明$e^x\approx 1+x$
步骤1:选择函数与点
取$f(x)=e^x$,$x_0=0$。
步骤2:计算$f(0)$和$f'(0)$
- $f(0)=e^0=1$
- $f'(x)=e^x$,故$f'(0)=e^0=1$
步骤3:应用微分近似公式
$f(x)\approx f(0)+f'(0)x$,代入得$e^x\approx 1+1\cdot x=1+x$。
(3)证明$\sqrt[n]{1+x}\approx 1+\frac{x}{n}$
步骤1:选择函数与点
取$f(x)=\sqrt[n]{1+x}=(1+x)^{\frac{1}{n}}$,$x_0=0$。
步骤2:计算$f(0)$和$f'(0)$
- $f(0)=(1+0)^{\frac{1}{n}}=1$
- $f'(x)=\frac{1}{n}(1+x)^{\frac{1}{n}-1}$,故$f'(0)=\frac{1}{n}(1+0)^{\frac{1}{n}-1}=\frac{1}{n}$
步骤3:应用微分近似公式
$f(x)\approx f(0)+f'(0)x$,代入得$\sqrt[n]{1+x}\approx 1+\frac{1}{n}x$。