题目
注 类似地,可求解下列题目 已知当x→0时,f(x)=ln(1+x)/(1-x)-2ln(x+sqrt(1+x^2))是x的n阶无穷小,则n= (A. 1.B. 2.C. 3.D. 4.
注 类似地,可求解下列题目 已知当x→0时,$f(x)=ln\frac{1+x}{1-x}-2ln(x+\sqrt{1+x^{2}})$是x的n阶无穷小,则n= (
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
题目解答
答案
C. 3.
解析
考查要点:本题主要考查泰勒展开的应用,以及无穷小阶的比较。需要将两个对数函数展开到足够高的阶数,通过相减后的主部确定无穷小的阶。
解题核心思路:
- 泰勒展开:将两个对数函数分别展开到三阶小量,保留到$x^3$项。
- 相减求差:通过展开式相减,消去低阶项,找到主部项的阶数。
- 判断阶数:根据主部项的最高次幂确定无穷小的阶。
破题关键点:
- 正确展开两个对数函数:注意$\ln\frac{1+x}{1-x}$的展开式可通过拆分为$\ln(1+x)-\ln(1-x)$简化;而$2\ln(x+\sqrt{1+x^2})$需利用反双曲函数或直接求导展开。
- 主部项的识别:相减后保留的最高次项决定了无穷小的阶。
步骤1:展开$\ln\frac{1+x}{1-x}$
将$\ln\frac{1+x}{1-x}$拆分为$\ln(1+x)-\ln(1-x)$,分别展开:
- $\ln(1+x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} + O(x^5)$
- $\ln(1-x) = -x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} + O(x^5)$
相减得:
$\ln\frac{1+x}{1-x} = 2x + \frac{2x^3}{3} + O(x^5)$
步骤2:展开$2\ln(x+\sqrt{1+x^2})$
令$f(x) = \ln(x+\sqrt{1+x^2})$,通过求导展开:
- $f(0) = 0$
- $f'(x) = \frac{1}{\sqrt{1+x^2}} \Rightarrow f'(0) = 1$
- $f''(x) = -\frac{x}{(1+x^2)^{3/2}} \Rightarrow f''(0) = 0$
- $f'''(x) = -\frac{(1+x^2)^{3/2} - \frac{3x^2}{2}(1+x^2)^{1/2}}{(1+x^2)^3} \Rightarrow f'''(0) = -1$
泰勒展开至三阶:
$f(x) = x - \frac{x^3}{6} + O(x^5)$
乘以2得:
$2\ln(x+\sqrt{1+x^2}) = 2x - \frac{2x^3}{3} + O(x^5)$
步骤3:求差并确定主部项
将两部分相减:
$f(x) = \left(2x + \frac{2x^3}{3}\right) - \left(2x - \frac{2x^3}{3}\right) + O(x^5) = \frac{4x^3}{3} + O(x^5)$
主部项为$\frac{4x^3}{3}$,故$f(x)$是$x$的3阶无穷小。