题目
求极限 lim(xsinx+2cosx-2)/

题目解答
答案
首先将原极限改写为:

利用泰勒展开
当


代入上式得:



解析
考查要点:本题主要考查利用泰勒展开求解极限的方法,以及对分式中分子、分母进行展开和化简的能力。
解题核心思路:
- 观察分式结构:分子和分母在$x \rightarrow 0$时均为$0$型,需展开到足够阶数以消除低阶项的影响。
- 泰勒展开:对$\sin x$、$\cos x$、$e^{x^2}$进行展开,保留到$x^4$阶,确保展开后的项能正确反映极限值。
- 化简分式:将展开后的分子和分母代入原式,约去相同阶数的项,最终得到极限值。
破题关键点:
- 正确展开各函数的泰勒多项式,尤其是$\cos x$和$e^{x^2}$的展开式。
- 准确合并同类项,注意符号和系数的计算,避免低阶项抵消后遗漏高阶项的影响。
步骤1:改写分式结构
将原式改写为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {x\sin x + 2(\cos x - 1)}{x^2 (e^{x^2} - 1)}$
步骤2:泰勒展开各函数
- $\sin x \sim x - \dfrac{x^3}{6}$
- $\cos x \sim 1 - \dfrac{x^2}{2} + \dfrac{x^4}{24}$
- $e^{x^2} \sim 1 + x^2 + \dfrac{x^4}{2}$
步骤3:展开分子和分母
-
分子部分:
- $x \sin x \sim x \left( x - \dfrac{x^3}{6} \right) = x^2 - \dfrac{x^4}{6}$
- $2(\cos x - 1) \sim 2 \left( -\dfrac{x^2}{2} + \dfrac{x^4}{24} \right) = -x^2 + \dfrac{x^4}{12}$
- 合并得:
$x^2 - \dfrac{x^4}{6} - x^2 + \dfrac{x^4}{12} = -\dfrac{x^4}{12}$
-
分母部分:
- $e^{x^2} - 1 \sim x^2 + \dfrac{x^4}{2}$
- $x^2 (e^{x^2} - 1) \sim x^2 \left( x^2 + \dfrac{x^4}{2} \right) = x^4 + \dfrac{x^6}{2}$
- 忽略高阶小项后,分母近似为$x^4$。
步骤4:代入化简
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{ -\dfrac{x^4}{12} }{x^4} = -\dfrac{1}{12}$