求下列极限:lim _(xarrow 0)dfrac (1)(x)(dfrac (1)(sin x)-dfrac (1)(tan x))-|||-__ __
求下列极限:

题目解答
答案





解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及三角函数的等价无穷小替换、泰勒展开的应用,以及极限的拆分与化简技巧。
解题核心思路:
- 化简表达式:将原式中的三角函数进行通分,转化为更易处理的形式。
- 等价无穷小替换:利用 $\sin x \sim x$ 和 $1 - \cos x \sim \frac{x^2}{2}$ 简化分子和分母。
- 泰勒展开:通过展开 $\tan x$ 和 $\sin x$ 的高阶项,分析分子的主部,结合分母的次数求解极限。
- 极限拆分:将分子拆分为两个部分,分别利用已知极限 $\lim_{x \to 0} \frac{\tan x - x}{x^3} = \frac{1}{3}$ 和 $\lim_{x \to 0} \frac{x - \sin x}{x^3} = \frac{1}{6}$。
步骤1:通分化简原式
原式为:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {1}{x}\left(\dfrac {1}{\sin x}-\dfrac {1}{\tan x}\right)$
将 $\tan x = \dfrac{\sin x}{\cos x}$ 代入,得:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {1}{x} \cdot \dfrac{1 - \cos x}{\sin x}$
步骤2:分子分母等价无穷小替换
当 $x \to 0$ 时,$\sin x \sim x$,$1 - \cos x \sim \dfrac{x^2}{2}$,因此:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac {1}{x} \cdot \dfrac{\dfrac{x^2}{2}}{x} = \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{1}{x} \cdot \dfrac{x}{2} = \dfrac{1}{2}$
步骤3:泰勒展开验证
展开 $\tan x$ 和 $\sin x$:
$\tan x = x + \dfrac{x^3}{3} + \cdots, \quad \sin x = x - \dfrac{x^3}{6} + \cdots$
则 $\tan x - \sin x = \dfrac{x^3}{2} + \cdots$,代入原式:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{\dfrac{x^3}{2}}{x^3} = \dfrac{1}{2}$
步骤4:极限拆分法
将分子拆分为 $\tan x - x$ 和 $x - \sin x$:
$\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{\tan x - x}{x^3} + \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x - \sin x}{x^3} = \dfrac{1}{3} + \dfrac{1}{6} = \dfrac{1}{2}$