7.(单选题,5.0分)极限lim_(xto0)(int_(0)^xarctan2tdt)/(x^2)=____。A. 1B. (1)/(2)C. (1)/(3)D. 0
A. 1
B. $\frac{1}{2}$
C. $\frac{1}{3}$
D. 0
题目解答
答案
解析
本题考查知识点为洛必达法则以及变上限积分求导。解题思路是先判断极限的类型,若为$\frac{0}{0}$型或$\frac{\infty}{\infty}$型,则可使用洛必达法则对分子分母分别求导后再求极限。
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判断极限类型:
当$x\to0$时,分子$\int_{0}^{x}\arctan2tdt$,令$F(x)=\int_{0}^{x}\arctan2tdt$,则$F(0)=\int_{0}^{0}\arctan2tdt = 0$;分母$x^{2}\to0$。
所以$\lim_{x\to0}\frac{\int_{0}^{x}\arctan2tdt}{x^{2}}$是$\frac{0}{0}$型极限。 -
使用洛必达法则:
根据洛必达法则,对于$\frac{0}{0}$型极限$\lim_{x\to a}\frac{f(x)}{g(x)}$,有$\lim_{x\to a}\frac{f(x)}{g(x)}=\lim_{x\to a}\frac{f^\prime(x)}{g^\prime(x)}$(其中$f^\prime(x)$和$g^\prime(x)$分别是$f(x)$和$g(x)$的导数)。
对分子$\int_{0}^{x}\arctan2tdt$求导,根据变上限积分求导公式$(\int_{a}^{x}f(t)dt)^\prime = f(x)$,可得$(\int_{0}^{x}\arctan2tdt)^\prime=\arctan2x$;
对分母$x^{2}$求导,根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$(x^{2})^\prime = 2x$。
则$\lim_{x\to0}\frac{\int_{0}^{x}\arctan2tdt}{x^{2}}=\lim_{x\to0}\frac{\arctan2x}{2x}$。 -
再次判断极限类型并使用等价无穷小替换:
当$x\to0$时,$\arctan2x\to0$,$2x\to0$,$\lim_{x\to0}\frac{\arctan2x}{2x}$仍是$\frac{0}{0}$型极限。
当$u\to0$时,$\arctan u\sim u$,这里$u = 2x$,当$x\to0$时,$u\to0$,所以$\arctan2x\sim 2x$。
则$\lim_{x\to0}\frac{\arctan2x}{2x}=\lim_{x\to0}\frac{2x}{2x}=1$。