题目
当x→0时,xsin ax^2和sqrt(1-x^3)-1是等价无穷小,则a=( )A. 0B. 1C. (1)/(2)D. -(1)/(2)
当x→0时,$x\sin ax^{2}$和$\sqrt{1-x^{3}}-1$是等价无穷小,则a=( )
A. 0
B. 1
C. $\frac{1}{2}$
D. $-\frac{1}{2}$
题目解答
答案
D. $-\frac{1}{2}$
解析
考查要点:本题主要考查等价无穷小的替换规则及其在极限问题中的应用,需要掌握常见函数的泰勒展开式。
解题核心思路:
- 确定两个无穷小的主部:将两个表达式分别展开到最低次项,找到它们的主部(即最高阶的无穷小项)。
- 比较主部系数:根据等价无穷小的定义,两个无穷小的主部系数必须相等,从而解出参数$a$的值。
破题关键点:
- 正确展开$\sin(ax^2)$和$\sqrt{1-x^3}-1$的泰勒多项式,保留到$x^3$项。
- 忽略高阶无穷小,仅保留主部进行比较。
步骤1:展开$x \sin(ax^2)$
当$x \to 0$时,$ax^2 \to 0$,利用$\sin t \sim t$($t \to 0$),可得:
$x \sin(ax^2) \sim x \cdot ax^2 = a x^3.$
步骤2:展开$\sqrt{1-x^3} - 1$
令$u = -x^3$,则$\sqrt{1+u} - 1$的泰勒展开为:
$\sqrt{1+u} - 1 \sim \frac{1}{2}u - \frac{3}{8}u^2 + \cdots.$
代入$u = -x^3$,保留到$x^3$项:
$\sqrt{1-x^3} - 1 \sim \frac{1}{2}(-x^3) = -\frac{1}{2}x^3.$
步骤3:等价无穷小条件
根据等价无穷小定义,两表达式的主部系数相等:
$a x^3 \sim -\frac{1}{2}x^3 \implies a = -\frac{1}{2}.$