题目
在 x arrow 0 时, x - sin x 是关于 x^2 的 ()A. 低阶无穷小量B. 等价无穷小量C. 高阶无穷小量D. 同阶但不等价无穷小量
在 $x \rightarrow 0$ 时, $x - \sin x$ 是关于 $x^2$ 的 ()
A. 低阶无穷小量
B. 等价无穷小量
C. 高阶无穷小量
D. 同阶但不等价无穷小量
题目解答
答案
C. 高阶无穷小量
解析
考查要点:本题主要考查无穷小量阶的比较,需要利用泰勒展开式展开$\sin x$,并通过极限判断$x - \sin x$与$x^2$的阶关系。
解题核心思路:
- 泰勒展开:将$\sin x$在$x=0$处展开到足够高的阶,保留主要项。
- 化简表达式:通过展开式计算$x - \sin x$的主部。
- 极限比较:计算$\lim\limits_{x \to 0} \frac{x - \sin x}{x^2}$,根据极限结果判断阶的关系。
破题关键点:
- 展开到$x^3$项:因为$x - \sin x$的主部为$x^3$阶,需展开到三阶。
- 极限结果为0:说明$x - \sin x$比$x^2$更高阶。
步骤1:泰勒展开$\sin x$
$\sin x$在$x=0$处的泰勒展开式为:
$\sin x = x - \frac{x^3}{6} + O(x^5)$
步骤2:计算$x - \sin x$
将展开式代入$x - \sin x$:
$x - \sin x = x - \left( x - \frac{x^3}{6} + O(x^5) \right) = \frac{x^3}{6} + O(x^5)$
步骤3:比较阶关系
计算极限:
$\lim_{x \to 0} \frac{x - \sin x}{x^2} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{x^3}{6} + O(x^5)}{x^2} = \lim_{x \to 0} \left( \frac{x}{6} + O(x^3) \right) = 0$
结论:极限为0,说明$x - \sin x$是比$x^2$高阶的无穷小量。