当 x arrow 0 时,下列无穷小与 x 等价的是().A. cos x - 1B. e^2x - 1C. ln(1-x)D. 1 - sqrt(1-2x)
A. $\cos x - 1$
B. $e^{2x} - 1$
C. $\ln(1-x)$
D. $1 - \sqrt{1-2x}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查等价无穷小的判断,需要掌握常见函数在$x \rightarrow 0$时的泰勒展开或等价替换形式,并能通过展开或变形比较不同无穷小的阶数。
解题核心思路:
- 等价无穷小定义:若$\lim_{x \rightarrow 0} \frac{f(x)}{g(x)} = 1$,则$f(x)$与$g(x)$是等价无穷小。
- 关键方法:对每个选项进行泰勒展开或有理化变形,保留到$x$的一阶项,比较其与$x$的比值是否为1。
破题关键点:
- 选项D通过有理化变形可化简为$x$的一阶项,与$x$等价;
- 其余选项展开后均与$x$的比值不为1。
选项分析
A. $\cos x - 1$
$\cos x$的泰勒展开为$1 - \frac{x^2}{2} + o(x^2)$,因此:
$\cos x - 1 \approx -\frac{x^2}{2}$
与$x$的比值为$\frac{-\frac{x^2}{2}}{x} = -\frac{x}{2} \rightarrow 0$,不是等价无穷小。
B. $e^{2x} - 1$
利用等价无穷小$e^y - 1 \sim y$(当$y \rightarrow 0$),令$y = 2x$,则:
$e^{2x} - 1 \sim 2x$
与$x$的比值为$\frac{2x}{x} = 2 \neq 1$,不是等价无穷小。
C. $\ln(1 - x)$
泰勒展开$\ln(1 - x) = -x - \frac{x^2}{2} - \cdots$,因此:
$\ln(1 - x) \approx -x$
与$x$的比值为$\frac{-x}{x} = -1 \neq 1$,不是等价无穷小。
D. $1 - \sqrt{1 - 2x}$
有理化变形:
$\begin{aligned}1 - \sqrt{1 - 2x} &= \frac{(1 - \sqrt{1 - 2x})(1 + \sqrt{1 - 2x})}{1 + \sqrt{1 - 2x}} \\&= \frac{1 - (1 - 2x)}{1 + \sqrt{1 - 2x}} \\&= \frac{2x}{1 + \sqrt{1 - 2x}}.\end{aligned}$
当$x \rightarrow 0$时,$\sqrt{1 - 2x} \approx 1 - x$,分母$1 + \sqrt{1 - 2x} \approx 2$,因此:
$1 - \sqrt{1 - 2x} \approx \frac{2x}{2} = x.$
与$x$的比值为$\frac{x}{x} = 1$,是等价无穷小。