题目
(10) lim _(xarrow 0)dfrac (tan x-sin x)({x)^3};

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是处理$\dfrac{0}{0}$型不定式的能力,以及对三角函数泰勒展开或等价无穷小替换的应用。
解题核心思路:
- 泰勒展开法:将$\tan x$和$\sin x$在$x=0$处展开至$x^3$项,直接计算分子的差,化简后与分母$x^3$相除。
- 洛必达法则:通过多次对分子分母求导,逐步消除分母中的高阶项,最终求得极限值。
破题关键点:
- 泰勒展开法的关键是正确展开$\tan x$和$\sin x$到足够高的阶数,确保分子中的$x^3$项不被遗漏。
- 洛必达法则需注意多次求导后表达式的化简,避免计算错误。
方法一:泰勒展开法
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展开$\tan x$和$\sin x$:
- $\tan x = x + \dfrac{x^3}{3} + o(x^3)$
- $\sin x = x - \dfrac{x^3}{6} + o(x^3)$
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计算分子差:
$\tan x - \sin x = \left(x + \dfrac{x^3}{3}\right) - \left(x - \dfrac{x^3}{6}\right) = \dfrac{x^3}{3} + \dfrac{x^3}{6} = \dfrac{x^3}{2} + o(x^3)$ -
代入原式化简:
$\lim_{x \to 0} \dfrac{\tan x - \sin x}{x^3} = \lim_{x \to 0} \dfrac{\dfrac{x^3}{2} + o(x^3)}{x^3} = \dfrac{1}{2}$
方法二:洛必达法则
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第一次应用洛必达法则:
$\lim_{x \to 0} \dfrac{\tan x - \sin x}{x^3} = \lim_{x \to 0} \dfrac{\sec^2 x - \cos x}{3x^2}$ -
第二次应用洛必达法则:
$\lim_{x \to 0} \dfrac{2\sec^2 x \tan x + \sin x}{6x} = \lim_{x \to 0} \dfrac{2(1 + x^2) \cdot x + x}{6x} = \dfrac{1}{2}$