40.(单选题)当x→0时,x与下列无穷小量等价的是( )A. e^xB. arcsin xC. e^x-1D. ln(1-x)
A. $e^{x}$
B. $\arcsin x$
C. $e^{x}-1$
D. $ln(1-x)$
题目解答
答案
解析
本题考查等价无穷小的概念及常见等价无穷小的应用。解题思路是根据等价无穷小的定义,判断当$x\to0$时,各选项与$x$的比值的极限是否为$1$,若极限为$1$,则它们是等价无穷小。
选项A
判断$e^{x}$与$x$是否为等价无穷小,需计算$\lim\limits_{x\to0}\frac{e^{x}}{x}$。
当$x\to0^{+}$时,$e^{x}\to1$,$x\to0^{+}$,此时$\frac{e^{x}}{x}\to+\infty$;
当$x\to0^{-}$时,$e^{x}\to1$,$x\to0^{-}$,此时$\frac{e^{x}}{x}\to-\infty$。
左右极限不相等,极限不存在,所以$e^{x}$与$x$不是等价无穷小。
选项B
判断$\arcsin x$与$x$是否为等价无穷小,需计算$\lim\limits_{x\to0}\frac{\arcsin x}{x}$。
令$t = \arcsin x$,则$x = \sin t$,当$x\to0$时,$t\to0$。
所以$\lim\limits_{x\to0}\frac{\arcsin x}{x}=\lim\limits_{t\to0}\frac{t}{\sin t}$,根据重要极限$\lim\limits_{t\to0}\frac{\sin t}{t}=1$,可得$\lim\limits_{t\to0}\frac{t}{\sin t}=1$,即$\arcsin x$与$x$是等价无穷小。
选项C
判断$e^{x}-1$与$x$是否为等价无穷小,需计算$\lim\limits_{x\to0}\frac{e^{x}-1}{x}$。
根据洛必达法则,当$\lim\limits_{x\to a}\frac{f(x)}{g(x)}$为$\frac{0}{0}$型或$\frac{\infty}{\infty}$型时,$\lim\limits_{x\to a}\frac{f(x)}{g(x)}=\lim\limits_{x\to a}\frac{f^\prime(x)}{g^\prime(x)}$。
对于$\lim\limits_{x\to0}\frac{e^{x}-1}{x}$,当$x\to0$时,分子$e^{x}-1\to0$,分母$x\to0$,属于$\frac{0}{0}$型,对分子分母分别求导:
$(e^{x}-1)^\prime=e^{x}$,$x^\prime = 1$。
则$\lim\limits_{x\to0}\frac{e^{x}-1}{x}=\lim\limits_{x\to0}\frac{e^{x}}{1}=e^{0}=1$,所以$e^{x}-1$与$x$是等价无穷小。
选项D
判断$\ln(1 - x)$与$x$是否为等价无穷小,需计算$\lim\limits_{x\to0}\frac{\ln(1 - x)}{x}$。
根据洛必达法则,当$x\to0$时,分子$\ln(1 - x)\to0$,分母$x\to0$,属于$\frac{0}{0}$型,对分子分母分别求导:
$[\ln(1 - x)]^\prime=\frac{-1}{1 - x}$,$x^\prime = 1$。
则$\lim\limits_{x\to0}\frac{\ln(1 - x)}{x}=\lim\limits_{x\to0}\frac{\frac{-1}{1 - x}}{1}=\lim\limits_{x\to0}\frac{-1}{1 - x}=-1$,所以$\ln(1 - x)$与$x$不是等价无穷小。