题目
2.求极限lim _(xarrow 0)(dfrac (1)(xsin x)-dfrac (cos x)({x)^2}) ()
2.求极限
题目解答
答案
解:


∴
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及无穷小量的比较和泰勒展开的应用。需要学生掌握分式合并化简、泰勒多项式展开以及极限运算的技巧。
解题核心思路:
当直接代入$x=0$导致分式无意义时,需通过变形或展开消除不定型。本题的关键在于将两个分式合并后,利用泰勒展开将分子和分母展开到足够阶数,从而分离出有限项,求出极限值。
破题关键点:
- 通分合并分式,将原式转化为单一分式形式;
- 展开分子和分母的泰勒多项式,保留到$x^3$阶,忽略高阶无穷小;
- 化简分式,提取主部项,得到极限结果。
步骤1:通分合并分式
原式为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\left(\dfrac {1}{x\sin x}-\dfrac {\cos x}{{x}^{2}}\right)$
通分后得到:
$\frac{x - \cos x \sin x}{x^2 \sin x}$
步骤2:展开分子和分母的泰勒多项式
- $\sin x = x - \dfrac{x^3}{6} + o(x^3)$
- $\cos x = 1 - \dfrac{x^2}{2} + o(x^2)$
- $\cos x \sin x = x - \dfrac{2x^3}{3} + o(x^3)$
- 分子:$x - \cos x \sin x = \dfrac{2x^3}{3} + o(x^3)$
- 分母:$x^2 \sin x = x^3 + o(x^3)$
步骤3:化简分式
将分子和分母代入分式:
$\frac{\dfrac{2x^3}{3} + o(x^3)}{x^3 + o(x^3)} = \frac{2}{3} + o(1)$
当$x \rightarrow 0$时,$o(1)$项趋近于0,故极限为$\dfrac{2}{3}$。