题目
当x→0时,f(x)=e^-x^(2+2x^3)-1与g(x)=x^2比较是()A. f(x)是g(x)高阶的无穷小量B. f(x)是g(x)低阶的无穷小量C. f(x)与g(x)是同阶无穷小量,但不是等价无穷小量D. f(x)与g(x)是等价无穷小量
当x→0时,$f(x)=e^{-x^{2}+2x^{3}}-1$与$g(x)=x^{2}$比较是()
A. f(x)是g(x)高阶的无穷小量
B. f(x)是g(x)低阶的无穷小量
C. f(x)与g(x)是同阶无穷小量,但不是等价无穷小量
D. f(x)与g(x)是等价无穷小量
题目解答
答案
C. f(x)与g(x)是同阶无穷小量,但不是等价无穷小量
解析
考查要点:本题主要考查无穷小量阶的比较,涉及泰勒展开的应用及等价无穷小的判断。
解题核心思路:
- 泰勒展开:将指数函数$e^{-x^2 + 2x^3}$展开到足够阶数,保留主部。
- 比较主部:通过展开式确定$f(x)$的主部,并与$g(x)=x^2$的主部对比。
- 极限判断:计算$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{g(x)}$,根据极限值判断阶数关系及等价性。
破题关键点:
- 展开阶数:指数函数的展开需保留到二次项,三次项可忽略。
- 主部系数:主部的系数差异决定是否为等价无穷小。
步骤1:泰勒展开指数函数
当$x \to 0$时,指数函数$e^y$的泰勒展开为:
$e^y = 1 + y + \frac{y^2}{2} + \cdots$
令$y = -x^2 + 2x^3$,由于$y$的高阶项(如$x^4$)可忽略,展开到一阶得:
$e^{-x^2 + 2x^3} \approx 1 + (-x^2 + 2x^3).$
步骤2:化简$f(x)$
$f(x) = e^{-x^2 + 2x^3} - 1 \approx (1 - x^2 + 2x^3) - 1 = -x^2 + 2x^3.$
步骤3:比较主部
- $f(x)$的主部为$-x^2$,对应阶数为$x^2$。
- $g(x) = x^2$的主部为$x^2$,阶数相同。
步骤4:判断等价性
计算极限:
$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to 0} \frac{-x^2 + 2x^3}{x^2} = \lim_{x \to 0} (-1 + 2x) = -1.$
结论:
- 极限存在且非零,说明$f(x)$与$g(x)$同阶。
- 极限值不为1,说明两者不是等价无穷小。