题目
求下列极限:lim _(xarrow 0)dfrac ({e)^x-(e)^-x-2x}(x-sin x)-|||-__.
求下列极限:
.
题目解答
答案
根据洛必达法则,有:


解析
步骤 1:应用洛必达法则
由于当$x\rightarrow 0$时,分子${e}^{x}-{e}^{-x}-2x$和分母$x-\sin x$都趋于0,因此可以应用洛必达法则。洛必达法则指出,如果$\lim _{x\rightarrow a}\dfrac {f(x)}{g(x)}$是$\dfrac {0}{0}$或$\dfrac {\infty }{\infty }$的形式,那么$\lim _{x\rightarrow a}\dfrac {f(x)}{g(x)}=\lim _{x\rightarrow a}\dfrac {f'(x)}{g'(x)}$,其中$f'(x)$和$g'(x)$分别是$f(x)$和$g(x)$的导数。
步骤 2:计算导数
计算分子和分母的导数:
分子的导数为:$\dfrac {d}{dx}({e}^{x}-{e}^{-x}-2x)={e}^{x}+{e}^{-x}-2$
分母的导数为:$\dfrac {d}{dx}(x-\sin x)=1-\cos x$
步骤 3:再次应用洛必达法则
由于当$x\rightarrow 0$时,分子${e}^{x}+{e}^{-x}-2$和分母$1-\cos x$都趋于0,因此再次应用洛必达法则。
步骤 4:计算二次导数
计算分子和分母的二次导数:
分子的二次导数为:$\dfrac {d}{dx}({e}^{x}+{e}^{-x}-2)={e}^{x}-{e}^{-x}$
分母的二次导数为:$\dfrac {d}{dx}(1-\cos x)=\sin x$
步骤 5:计算极限
计算极限$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{e}^{x}-{e}^{-x}}{\sin x}$,当$x\rightarrow 0$时,${e}^{x}-{e}^{-x}\rightarrow 0$,$\sin x\rightarrow 0$,因此再次应用洛必达法则。
步骤 6:计算三次导数
计算分子和分母的三次导数:
分子的三次导数为:$\dfrac {d}{dx}({e}^{x}-{e}^{-x})={e}^{x}+{e}^{-x}$
分母的三次导数为:$\dfrac {d}{dx}(\sin x)=\cos x$
步骤 7:计算最终极限
计算极限$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{e}^{x}+{e}^{-x}}{\cos x}$,当$x\rightarrow 0$时,${e}^{x}+{e}^{-x}\rightarrow 2$,$\cos x\rightarrow 1$,因此$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{e}^{x}+{e}^{-x}}{\cos x}=\dfrac {2}{1}=2$。
由于当$x\rightarrow 0$时,分子${e}^{x}-{e}^{-x}-2x$和分母$x-\sin x$都趋于0,因此可以应用洛必达法则。洛必达法则指出,如果$\lim _{x\rightarrow a}\dfrac {f(x)}{g(x)}$是$\dfrac {0}{0}$或$\dfrac {\infty }{\infty }$的形式,那么$\lim _{x\rightarrow a}\dfrac {f(x)}{g(x)}=\lim _{x\rightarrow a}\dfrac {f'(x)}{g'(x)}$,其中$f'(x)$和$g'(x)$分别是$f(x)$和$g(x)$的导数。
步骤 2:计算导数
计算分子和分母的导数:
分子的导数为:$\dfrac {d}{dx}({e}^{x}-{e}^{-x}-2x)={e}^{x}+{e}^{-x}-2$
分母的导数为:$\dfrac {d}{dx}(x-\sin x)=1-\cos x$
步骤 3:再次应用洛必达法则
由于当$x\rightarrow 0$时,分子${e}^{x}+{e}^{-x}-2$和分母$1-\cos x$都趋于0,因此再次应用洛必达法则。
步骤 4:计算二次导数
计算分子和分母的二次导数:
分子的二次导数为:$\dfrac {d}{dx}({e}^{x}+{e}^{-x}-2)={e}^{x}-{e}^{-x}$
分母的二次导数为:$\dfrac {d}{dx}(1-\cos x)=\sin x$
步骤 5:计算极限
计算极限$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{e}^{x}-{e}^{-x}}{\sin x}$,当$x\rightarrow 0$时,${e}^{x}-{e}^{-x}\rightarrow 0$,$\sin x\rightarrow 0$,因此再次应用洛必达法则。
步骤 6:计算三次导数
计算分子和分母的三次导数:
分子的三次导数为:$\dfrac {d}{dx}({e}^{x}-{e}^{-x})={e}^{x}+{e}^{-x}$
分母的三次导数为:$\dfrac {d}{dx}(\sin x)=\cos x$
步骤 7:计算最终极限
计算极限$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{e}^{x}+{e}^{-x}}{\cos x}$,当$x\rightarrow 0$时,${e}^{x}+{e}^{-x}\rightarrow 2$,$\cos x\rightarrow 1$,因此$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {{e}^{x}+{e}^{-x}}{\cos x}=\dfrac {2}{1}=2$。