2.设函数f(x)=(e^x-1)/(x),若当x→0时,f(x)-lim_(xto0)f(x)是ax^k的等价无穷小,则a,k的值依次为()A. 2,1B. 1,2C. (1)/(2),1D. (1)/(2),2
A. 2,1
B. 1,2
C. $\frac{1}{2}$,1
D. $\frac{1}{2}$,2
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算、泰勒展开的应用以及等价无穷小的判断。关键在于理解当$x \to 0$时,函数$f(x)$与其极限值的差值与$ax^k$的等价关系。
解题核心思路:
- 计算$f(x)$的极限值,确定基准量;
- 展开$f(x) - \lim_{x \to 0} f(x)$,利用泰勒展开化简表达式;
- 比较差值与$ax^k$的主部,确定$a$和$k$的值。
破题关键点:
- 泰勒展开是化简分子$e^x - 1 - x$的关键,需展开到二次项以提取主部;
- 等价无穷小的定义要求差值与$ax^k$的比值在$x \to 0$时趋近于1。
步骤1:计算极限$\lim_{x \to 0} f(x)$
当$x \to 0$时,分子$e^x - 1 \sim x$(泰勒展开一次项),因此:
$\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{x}{x} = 1.$
步骤2:展开$f(x) - 1$
差值为:
$f(x) - 1 = \frac{e^x - 1}{x} - 1 = \frac{e^x - 1 - x}{x}.$
步骤3:泰勒展开$e^x$
将$e^x$展开到二次项:
$e^x = 1 + x + \frac{x^2}{2} + o(x^2).$
代入分子:
$e^x - 1 - x = \left(1 + x + \frac{x^2}{2} + o(x^2)\right) - 1 - x = \frac{x^2}{2} + o(x^2).$
步骤4:化简差值
将分子代入差值表达式:
$f(x) - 1 = \frac{\frac{x^2}{2} + o(x^2)}{x} = \frac{x}{2} + o(x).$
步骤5:比较等价无穷小
当$x \to 0$时,$\frac{x}{2} + o(x) \sim \frac{x}{2}$,因此:
$f(x) - 1 \sim \frac{1}{2} x^1.$
由此得$a = \frac{1}{2}$,$k = 1$。