题目
已知 x→0时 x→0 与x→0是等价无穷小求 a
已知
时
与
是等价无穷小求 a
题目解答
答案
由题意可得,
由等价代换可知,

即
a=2
解析
考查要点:本题主要考查等价无穷小的定义及常见等价无穷小的替换方法。
解题核心思路:
当两个无穷小量 $\alpha(x)$ 和 $\beta(x)$ 满足 $\lim_{x \to 0} \frac{\alpha(x)}{\beta(x)} = 1$ 时,称它们是等价无穷小。利用泰勒展开或等价无穷小替换公式,将原式中的指数函数和三角函数展开,代入等价关系即可求解参数 $a$。
破题关键点:
- 替换规则:
- $e^{t} - 1 \sim t$(当 $t \to 0$ 时)
- $1 - \cos kx \sim \frac{(kx)^2}{2}$(当 $x \to 0$ 时)
- 建立方程:通过替换后的表达式,令比值极限为1,解方程求 $a$。
根据题意,当 $x \to 0$ 时,$e^{a x^2} - 1$ 与 $1 - \cos 2x$ 是等价无穷小,因此有:
$\lim_{x \to 0} \frac{e^{a x^2} - 1}{1 - \cos 2x} = 1$
步骤1:替换等价无穷小
- 分子部分:$e^{a x^2} - 1 \sim a x^2$(当 $x \to 0$ 时,$a x^2 \to 0$)
- 分母部分:$1 - \cos 2x \sim \frac{(2x)^2}{2} = 2x^2$
步骤2:代入替换后的表达式
将替换结果代入极限式:
$\lim_{x \to 0} \frac{a x^2}{2x^2} = \frac{a}{2}$
步骤3:解方程求 $a$
根据等价无穷小的定义,极限值为1:
$$
\frac{a}{2} = 1 \quad \Rightarrow \quad a = 2
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