题目
2.当x→0时,x^3+x是sinx的____无穷小.A. 高阶B. 低阶C. 同阶非等价D. 等价
2.当x→0时,$x^{3}+x$是sinx的____无穷小.
A. 高阶
B. 低阶
C. 同阶非等价
D. 等价
题目解答
答案
D. 等价
解析
本题考查无穷小的比较这一知识点。解题思路是通过计算两个无穷小量之比的极限,根据极限值的情况来判断它们之间的关系。若极限值为$0$,则分子是分母的高阶无穷小;若极限值为$\infty$,则分子是分母的低阶无穷小;若极限值为非零常数$C$,则分子与分母是同阶无穷小;若极限值为$1$,则分子与分母是等价无穷小。
下面我们来计算$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x^3 + x}{\sin x}$的值:
- 步骤一:对原式进行化简
根据极限的运算法则$\lim\limits_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \frac{\lim\limits_{x \to a} f(x)}{\lim\limits_{x \to a} g(x)}$($\lim\limits_{x \to a} g(x) \neq 0$),可将$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x^3 + x}{\sin x}$变形为$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x(x^2 + 1)}{\sin x}$。 - 步骤二:利用等价无穷小替换
当$x \to 0$时,$\sin x$与$x$是等价无穷小,即$\lim\limits_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$,那么$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x}{\sin x} = 1$。
所以$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x(x^2 + 1)}{\sin x} = \lim\limits_{x \to 0} \frac{x}{\sin x} \cdot \lim\limits_{x \to 0} (x^2 + 1)$。 - 步骤三:分别计算两个极限的值
- 计算$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x}{\sin x}$:由等价无穷小的性质可知$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x}{\sin x} = 1$。
- 计算$\lim\limits_{x \to 0} (x^2 + 1)$:将$x = 0$代入$x^2 + 1$可得$\lim\limits_{x \to 0} (x^2 + 1) = 0^2 + 1 = 1$。
- 步骤四:计算最终结果
将上述两个极限的值代入$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x}{\sin x} \cdot \lim\limits_{x \to 0} (x^2 + 1)$可得:$1\times1 = 1$。
因为$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x^3 + x}{\sin x} = 1$,所以当$x \to 0$时,$x^3 + x$是$\sin x$的等价无穷小。