题目
当xarrow -infty时,arctan x的极限值是 A. pi/2B. 2C. -pi/2D. 0
当$x\rightarrow -\infty$时,$\arctan x$的极限值是
- A. $\pi/2$
- B. $2$
- C. $-\pi/2$
- D. $0$
题目解答
答案
反正切函数 $\arctan x$ 的值域为 $(- \frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})$。当 $x \to -\infty$ 时,$\tan \theta \to -\infty$,对应于 $\theta \to -\frac{\pi}{2}$。因此,$\arctan x$ 趋近于值域的下界,即 $-\frac{\pi}{2}$。
答案:$\boxed{C}$
解析
考查要点:本题主要考查反正切函数(arctan x)的极限性质,特别是当自变量趋向于负无穷时的极限值。
解题核心思路:
- 明确反正切函数的值域:$\arctan x$的值域为$\left(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)$,即无论$x$取何值,$\arctan x$的结果始终在该区间内。
- 理解正切函数与反正切函数的互逆关系:$\tan \theta = x \iff \theta = \arctan x$(其中$\theta \in \left(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)$)。
- 分析$x \to -\infty$时的对应角度:当$x \to -\infty$时,$\tan \theta \to -\infty$,此时$\theta$应趋近于$\left(-\frac{\pi}{2}\right)^+$(即从右侧接近$-\frac{\pi}{2}$)。
破题关键点:
- 值域的下界:$\arctan x$在$x \to -\infty$时的极限值是其值域的下界$-\frac{\pi}{2}$。
步骤1:回顾反正切函数的值域
反正切函数$\arctan x$的值域为$\left(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)$,即无论$x$取何实数值,$\arctan x$的结果始终在$-\frac{\pi}{2}$到$\frac{\pi}{2}$之间。
步骤2:分析$x \to -\infty$时的对应角度
根据反正切函数的定义,当$x \to -\infty$时,$\tan \theta = x \to -\infty$。此时,$\theta$需要满足$\tan \theta \to -\infty$,而根据正切函数的性质,当$\theta \to -\frac{\pi}{2}$时,$\tan \theta \to -\infty$。
步骤3:确定极限值
由于$\arctan x$的值域限制,当$x \to -\infty$时,$\arctan x$会无限接近但始终大于$-\frac{\pi}{2}$,因此极限值为$-\frac{\pi}{2}$。