题目
3.lim _(xarrow 0)dfrac (tan x-sin x)({sin )^3x}.
3.
.
题目解答
答案
答案为:
利用泰勒展开式:




解析
考查要点:本题主要考查利用泰勒展开式求解极限的方法,以及对三角函数在无穷小量阶的处理能力。
解题核心思路:
当$x \rightarrow 0$时,$\tan x$和$\sin x$都可以展开为泰勒多项式。通过展开并简化分子$\tan x - \sin x$,将其与分母$\sin^3 x$的展开式相除,即可快速求得极限值。
破题关键点:
- 泰勒展开:正确写出$\tan x$和$\sin x$的三阶泰勒展开式。
- 合并同类项:分子展开后,低阶项抵消,保留三次项。
- 简化分母:利用$\sin x \sim x$近似,将分母$\sin^3 x$替换为$x^3$。
步骤1:展开$\tan x$和$\sin x$的泰勒多项式
- $\tan x = x + \dfrac{1}{3}x^3 + o(x^3)$
- $\sin x = x - \dfrac{1}{6}x^3 + o(x^3)$
步骤2:计算分子$\tan x - \sin x$
$\begin{aligned}\tan x - \sin x &= \left(x + \dfrac{1}{3}x^3 + o(x^3)\right) - \left(x - \dfrac{1}{6}x^3 + o(x^3)\right) \\&= \dfrac{1}{3}x^3 + \dfrac{1}{6}x^3 + o(x^3) \\&= \dfrac{1}{2}x^3 + o(x^3)\end{aligned}$
步骤3:处理分母$\sin^3 x$
当$x \rightarrow 0$时,$\sin x \sim x$,因此:
$\sin^3 x \sim x^3$
步骤4:代入极限表达式
$\lim_{x \rightarrow 0} \dfrac{\tan x - \sin x}{\sin^3 x} = \lim_{x \rightarrow 0} \dfrac{\dfrac{1}{2}x^3 + o(x^3)}{x^3} = \dfrac{1}{2}$